Schaltun
gen, wie beispielsweise integrierte Schaltungen (häufig als „Chips" bezeichnet), werden bei
einer stets wachsenden Anzahl von Anwendungen verwendet. Zum Beispiel
sind derartige Chips als Mikroprozessoren häufig nicht nur in Personalcomputern
(PCs) und Laptops implementiert, sondern sind typischerweise in
viel kleineren (und tragbareren) Geräten implementiert, wie beispielsweise
Personaldigitalassistenten (PDAs), Mobiltelefonen, Rufanlagen (Pagern)
und verschiedenen anderen Typen von Geräten. In Anbetracht der stets
zunehmenden Fortschritte, die bei der Leistungsfähigkeit von Chips gemacht werden,
wird ein Leistungsverbrauch zunehmend eine Besorgnis für Chipentwickler.
Zum Beispiel wird ein Leistungsverbrauch eine ernsthafte Leistungsfähigkeitsbegrenzung
für Hochgeschwindigkeitsmikroprozessoren.
Ein Entwurfsziel für
die meisten Mikroprozessorsysteme besteht darin, die höchstmögliche Spitzenleistungsfähigkeit
für einen rechenintensiven
Code bereitzustellen, während
ein Leistungsverbrauch des Mikroprozessorsystems reduziert ist.
Eine Reduzierung eines Leistungsverbrauchs (zumindest während Perioden
niedriger Leistungsfähigkeit)
ist erwünscht,
um die Batterielebensdauer des Geräts zu maximieren, insbesondere wenn
derartige Mikroprozessorsysteme innerhalb tragbarer elektronischer
Geräte
implementiert sein sollen. Ein Leistungsverbrauch eines Chips kann
allgemein unter Verwendung der folgenden Formel berechnet werden:
P = C·V2·F,
wobei P den Leistungsverbrauch darstellt, C eine Schaltkapazität darstellt, V
eine Betriebsspannung darstellt und F die Taktfrequenz des Chips
darstellt. Angesichts einer derartigen Gleichung sind eine Schaltkapazität (C), eine Spannung
(V) und eine Frequenz (F) alle Faktoren bei einem Bestimmen des
Leistungsverbrauchs (P) eines Chips. In vielen Fällen ist die Takt frequenz (F) des
Prozessors begrenzt, um den Leistungsverbrauch (P) eines Chips unter
einem bestimmten Pegel zu halten, der zu einer Verwendung bei einem
gegebenen System (z. B. innerhalb eines Tischrechners oder tragbaren
Geräten)
annehmbar ist.Circuits such as integrated circuits (often referred to as "chips") are used in an ever-increasing number of applications For example, such chips as microprocessors are often not only implemented in personal computers (PCs) and laptops, but are typically in many Smaller (and more portable) devices, such as personal digital assistants (PDAs), cell phones, pagers, and various other types of devices, are becoming more of a concern, given the ever-increasing advances made in the performance of chips For example, power consumption becomes a serious performance limitation for high speed microprocessors A design goal for most microprocessor systems is to provide the highest possible peak performance for a computationally intensive code nd a power consumption of the microprocessor system is reduced. A reduction in power consumption (at least during periods of low performance) is desirable to maximize the battery life of the device, particularly when such microprocessor systems are to be implemented within portable electronic devices. A power consumption of a chip can be generally calculated using the following formula: P = C * V 2 * F, where P represents power consumption, C represents a switching capacity, V represents an operating voltage, and F represents the clock frequency of the chip. In view of such an equation, a switching capacity (C), a voltage (V) and a frequency (F) are all factors in determining the power consumption (P) of a chip. In many cases, the clock frequency (F) of the processor is limited to keep the power consumption (P) of a chip below a certain level acceptable for use with a given system (e.g., within a desktop or portable device) is.
Mikroprozessorchips
wurden typischerweise mit einer festen Spannung und Frequenz implementiert,
die bestimmt sind, um zu verhindern, dass der Chip mehr als eine
spezielle Größe an Leistung
verbraucht. Bei einem Entwerfen von Mikroprozessorchips überprüft ein Entwickler
typischerweise den Chip mit einem Softwarecode zu einem Erzeugen
einer schweren Rechenlast an dem Chip, um die geeignete Spannung
und Frequenz zu bestimmen, die für
den Chip implementiert werden können,
derart, dass der Leistungsverbrauch desselben eine spezielle Größe nicht überschreitet,
wenn durch den Chip schwere Rechnungslasten angetroffen werden. Wenn
dieselben jedoch einmal implementiert sind, werden derartige schwere
Rechenlasten eventuell relativ selten angetroffen werden, wobei
für einen Großteil der
Zeit wenig (oder keine) Rechenlast an dem Mikroprozessor platziert
ist. Folglich diktieren die Rechenlasten des ungünstigsten Falls die Spannung
und Frequenz des Chips, wodurch eine Leistungsfähigkeit des Chips behindert
ist (z. B. auf Grund der verringerten Frequenz, die für den ungünstigsten
Fall erforderlich ist).microprocessor chips
were typically implemented with a fixed voltage and frequency,
which are intended to prevent the chip from being more than one
special size in performance
consumed. When designing microprocessor chips, a developer checks
typically generating the chip with software code
a heavy computing load on the chip to the appropriate voltage
and frequency to be determined for
the chip can be implemented,
such that the power consumption thereof does not exceed a specific size,
if heavy invoice charges are encountered by the chip. If
however, once implemented, become such heavy ones
Arithmetic loads may be relatively rarely encountered, with
for much of the
Time little (or no) computing load placed on the microprocessor
is. As a result, the worst case arithmetic loads dictate the voltage
and frequency of the chip, thereby hindering the performance of the chip
is (for example due to the reduced frequency, which is the least favorable
Case required).
Eine
Leistungseinsparungstechnik versucht, lediglich die Taktfrequenz
(F) während
einer nicht-rechenintensiven Aktivität zu reduzieren. Dies reduziert eine
Leistung, aber beeinflusst nicht die gesamte Energie, die pro Prozess
verbraucht wird. Das heißt, eine
Reduzierung einer Frequenz (F) resultiert in einer linearen Reduzierung
der verbrauchten Leistung, aber resultiert ebenfalls in einer linearen
Erhöhung einer
Aufgabenausführungszeitzeit,
was bewirkt, dass die Energie pro Aufgabe konstant bleibt. Ein Reduzieren
lediglich der Spannung (V) des Prozessors verbessert jedoch die
Energieeffizienz desselben, aber beeinträchtigt die Spitzenleistungsfähigkeit
desselben.A
Power saving technique tries only the clock frequency
(F) during
a non-compute-intensive activity. This reduces one
Power, but does not affect the total energy, the process per
is consumed. That is, one
Reduction of a frequency (F) results in a linear reduction
the power consumed, but also results in a linear
Increase one
Task execution time period,
which causes the energy per task to remain constant. A reduction
However, only the voltage (V) of the processor improves the
Energy efficiency of the same, but affects the peak performance
thereof.
Es
wurde erkannt, dass, falls eine Taktfrequenz (F) und eine Versorgungsspannung
(V) ansprechend auf Rechenlastanforderungen dynamisch verändert werden,
dann die Energie, die pro Prozess verbraucht wird, für die Perioden
niedriger Rechenleistung reduziert werden kann, während eine
Spitzenleistungsfähigkeit
behalten wird, wenn es erforderlich ist (d. h. für Perioden hoher Rechenleistung). Entwurfsstrategien,
die versuchen, eine derartige dynamische Veränderung einer Taktfrequenz
(F) und einer Versorgungsspannung (V) auf Rechenlasten basierend
zu verwenden, werden häufig
als eine dynamische Spannungsskalierung (DVS = Dynamic Voltage Scaling)
bezeichnet. Beispiele derartiger DVS-Techniken umfassen die SpeedStepTM-Technologie, die von Intel Corporation
erhältlich
ist, und die PowerNOW-Technologie, die von Advanced Micro Devices,
Inc. erhältlich
ist. Herkömmliche
Implementierungen verwenden eine DVS an einem Mikroprozessor unter
einer direkten Steuerung eines Betriebssystems (OS = Operating System).
Bei einer derartigen Implementierung sind in dem OS eines DVS-Systems
einer oder mehrere Spannungsplaneralgorithmen enthalten, die verwendet
werden, um die Prozessorgeschwindigkeit und -Spannung bei einer
Ausführungszeit
eines Mikroprozessors dynamisch einzustellen. Die Spannungsplaner
steuern die Taktfrequenz (F) und die Versorgungsspannung (V) eines
Mikroprozessors durch ein Schreiben einer erwünschten Frequenz (in MHz) zu
einem Coprozessorregister. Die Spannungsplaner analysieren den aktuellen
und den vergangenen Zustand des Systems, um die zukünftige Arbeitslast
des Prozessors vorherzusagen. Zum Beispiel liefern einzelne Anwendungen
eine Abschlussfrist und der Spannungsplaner verwendet die vorhergehende
Ausführungshistorie
der Anwendungen, um die Anzahl von Prozessorzyklen zu bestimmen,
die erforderlich sind, und setzt die Taktfrequenz (F) entsprechend.It has been recognized that if a clock frequency (F) and supply voltage (V) are dynamically changed in response to computational load requirements, then the energy consumed per process can be reduced for periods of low computational power while maintaining peak performance, if necessary (ie for periods of high computing power). Design strategies attempting to use such a dynamic change of clock frequency (F) and supply voltage (V) based on computational loads are often referred to as dynamic voltage scaling (DVS). Examples of such DVS techniques include SpeedStep ™ technology available from Intel Corporation and PowerNOW technology available from Advanced Micro Devices, Inc. Conventional implementations use DVS on a microprocessor under direct control of an operating system (OS). In such an implementation, the OS of a DVS system includes one or more voltage scheduling algorithms that are used to dynamically adjust processor speed and voltage at a microprocessor execution time. The voltage schedulers control the clock frequency (F) and supply voltage (V) of a microprocessor by writing a desired frequency (in MHz) to a coprocessor register. The voltage planners analyze the current and past state of the system to predict the processor's future workload. For example, individual applications provide a deadline and the voltage scheduler uses the previous implementation History of the applications to determine the number of processor cycles that are required and sets the clock frequency (F) accordingly.
DVS-Techniken
verwenden herkömmlicherweise
intervallbasierte Spannungsplaner, die eine Systemausnutzung regelmäßig analysieren,
um die Frequenz und die Spannung zu steuern. Falls der Spannungsplaner
z. B. bestimmt, dass das vorhergehende Zeitintervall mehr als 50
% aktiv war, kann derselbe die Frequenz und die Spannung für das nächste Zeitintervall
erhöhen.
Somit versucht das System, durch ein dynamisches Einstellenlassen
der Taktfrequenz (F) auf den minimalen Pegel, der durch die aktuellen
aktiven Prozesse erforderlich ist, durch das OS die Größe an Leistung
zu bewahren, die durch einen Mikroprozessor verbraucht wird. Um
die Taktfrequenz (F) auf einen derartigen Pegel einzustellen, kann
das OS bewirken, dass F entweder erhöht oder verringert wird. Um
F zu erhöhen,
erhöht
das OS zuerst die Betriebsspannung (V) des Chips auf eine geeignete
Größe zu einem
Unterstützen
der erwünschten
F und dann wird F erhöht,
und um F auf einen erwünschten
Pegel zu verringern, wird F zuerst auf einen derartigen Pegel verringert
und dann wird die Betriebsspannung des Chips auf eine Größe verringert, die
zu einem Unterstützen
der reduzierten F ausreichend ist.DVS techniques
use conventionally
interval-based voltage planners that regularly analyze system utilization
to control the frequency and the voltage. If the voltage planner
z. B. determines that the previous time interval is more than 50
% active, it can set the frequency and voltage for the next time interval
increase.
Thus, the system attempts to dynamically adjust
the clock frequency (F) to the minimum level determined by the current
Active processes required by the OS are the size of performance
to preserve that is consumed by a microprocessor. Around
can set the clock frequency (F) to such a level
the OS cause F to either increase or decrease. Around
Increase F,
elevated
the OS first, the operating voltage (V) of the chip to a suitable
Size to one
Support
the desired
F and then F is raised
and by F to a desired
To reduce levels, F is first reduced to such a level
and then the operating voltage of the chip is reduced to a size that
to a support
the reduced F is sufficient.
Ein
derartiger Ansatz, der das OS verwendet, um die Spannung und die
Frequenz eines Mikroprozessors dynamisch zu steuern, ist jedoch
oft problematisch/unerwünscht.
Erstens ist ein Ändern
eines OS eines Systems, um einen derartigen Ansatz zu implementieren,
typischerweise sehr zeitraubend und/oder kostspielig. Systemadministratoren
wollen allgemein das OS derselben nicht hochrüsten, um die Hardware derselben
zu verbessern. Zusätzlich
ist der OS-Ansatz nicht vollkommen zuverlässig, da derselbe unvollkommene
Informationen darüber
aufweist, wie viel Leistung der Chip tatsächlich verbraucht und was die
Rechenbedürfnisse
desselben sind. Anstelle dessen kann das OS lediglich versuchen,
zu schätzen/erraten,
was auf der Chipebene benötigt
wird. Typischerweise sind Daten, die notwendig sind, damit das OS
den Leistungsverbrauch und/oder Rechenbedürfnisse eines Chips intelligent
schätzen kann,
chipspezifisch, was in einer größeren Schwierigkeit
bei einem Implementieren/Hochrüsten
eines derartigen OS-Ansatzes resultiert (da die OS-Implementierung
auf eine spezifische Chiptechnologie zugeschnitten sein muss, die
implementiert ist).One
such approach that uses the OS to the voltage and the
However, dynamically controlling the frequency of a microprocessor is
often problematic / undesirable.
First, a change
an OS of a system to implement such an approach,
typically very time consuming and / or costly. system Administrators
generally do not want to upgrade the OS of the same to the hardware of the same
to improve. additionally
the OS approach is not completely reliable because it is the same imperfect one
Information about it
shows how much power the chip actually consumes and what the
computing needs
are the same. Instead, the OS can just try
to guess / guess,
what's needed at the chip level
becomes. Typically, there are data that are necessary for the OS
the power consumption and / or computing needs of a smart chip
can appreciate
chip specific, resulting in a greater difficulty
when implementing / upgrading
of such an OS approach results (since the OS implementation
must be tailored to a specific chip technology, the
is implemented).
Die US 5,153,535 bezieht sich
auf ein Leistungssystem zur Verwendung bei einem Computer, wobei
das Leistungssystem eine Schaltungsanordnung zum automatischen Variieren
der Versorgungsspannung, die an das Computersystem ausgegeben wird,
basierend auf der Stromhöhe,
die dem Computer durch das Leistungssystem zugeführt wird, aufweist. Insbesondere
weist das Computersystem eine Variationsfrequenztaktschaltung auf,
deren Frequenz sich basierend auf der durch das Leistungssystem
erzeugten Versorgungsspannung ändert.The US 5,153,535 US-A-5 011 031 relates to a power system for use with a computer, the power system having circuitry for automatically varying the supply voltage output to the computer system based on the level of current supplied to the computer by the power system. In particular, the computer system includes a variation frequency clock circuit whose frequency changes based on the supply voltage generated by the power system.
Die US 5,585,748 beschreibt
eine Spannung/Frequenz-Umwandlungsschaltung
mit Temperaturkompensation. Insbesondere wird eine Heizdrahtsteuerschaltung
beschrieben, bei der ein Integrationsausgangssignal mit einer Schwellwertspannung
verglichen wird, wobei das Vergleichsausgangssignal verzögert wird,
um als verzögertes
Vergleichssignal mit einer separaten Temperaturabhängigen Referenzspannung
verglichen zu werden.The US 5,585,748 describes a voltage / frequency conversion circuit with temperature compensation. In particular, a heater wire control circuit is described in which an integration output signal is compared with a threshold voltage, the comparison output signal being delayed to be compared as a delayed comparison signal with a separate temperature-dependent reference voltage.
Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein System, eine Schaltung,
eine Spannung-zu-Frequenz-Umwandlungsschaltungsanordnung und ein
Verfahren mit verbesserten Charakteristika zu schaffen.It
the object of the present invention is a system, a circuit,
a voltage-to-frequency conversion circuit and a
To provide methods with improved characteristics.
Diese
Aufgabe wird durch ein System gemäß Anspruch 1, eine Schaltung
gemäß Anspruch
7, eine Spannung-zu-Frequenz-Umwandlungsschaltungsanordnung
gemäß Anspruch
21 und ein Verfahren gemäß Anspruch
28, Anspruch 34 oder 37 gelöst.These
The object is achieved by a system according to claim 1, a circuit
according to claim
7, voltage-to-frequency conversion circuitry
according to claim
21 and a method according to claim
28, claim 34 or 37 solved.
Gemäß zumindest
einem Ausführungsbeispiel
weist ein System eine Einrichtung zum Durchführen einer Operation unter
Verwendung eines Taktsignals auf. Das System weist ferner eine Einrichtung zum
Liefern einer variablen Betriebsspannung zu der Durchführungseinrichtung
und eine Einrichtung zum dynamischen Verändern der Frequenz des Taktsignals
ansprechend auf beobachtete Änderungen
bei der variablen Betriebsspannung auf.At least
an embodiment
For example, a system accommodates means for performing an operation
Using a clock signal on. The system further comprises a device for
Supplying a variable operating voltage to the feedthrough device
and means for dynamically changing the frequency of the clock signal
in response to observed changes
at the variable operating voltage.
Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf
die beiliegenden Zeichnungen näher
erläutert.
Es zeigen:preferred
embodiments
The present invention will be described below with reference to FIG
the enclosed drawings closer
explained.
Show it:
1 einen
Abschnitt eines Systems, das eine exemplarische Implementierung
eines Ausführungsbeispiels
zum dynamischen Verändern
eines Taktsignals eines Chips umfasst; 1 a portion of a system that includes an exemplary implementation of an embodiment for dynamically changing a clock signal of a chip;
2A bis 2C beispielhafte
Szenarien, die angetroffen werden können, wenn ein Taktsignal eines
Chips mit einem verzögerten
Taktsignal verglichen wird, gemäß einem
Ausführungsbeispiel
eines Spannung-zu- Frequenzwandlers
zu einem Verwalten des Taktsignals des Chips; 2A to 2C exemplary scenarios that may be encountered when comparing a clock signal of a chip to a delayed clock signal, according to an embodiment of a voltage to frequency converter for managing the clock signal of the chip;
3 eine
exemplarische Implementierung eines Abschnitts des Spannung-zu-Frequenz-Wandlers
von 1 gemäß einem
Ausführungsbeispiel; 3 an exemplary implementation of a portion of the voltage-to-frequency converter of 1 according to an embodiment;
4 einen
Graphen, der die Empfindlichkeit einer Verzögerung, die durch die beispielhafte Schaltungsanordnung
von 3 erzeugt wird, für verschiedene unterschiedliche
Verfolgungssignaleinstellungen gemäß einem Ausführungsbeispiel
darstellt; 4 a graph showing the sensitivity of a delay caused by the exemplary Circuitry of 3 for various different tracking signal settings according to an embodiment;
5 eine
beispielhafte Implementierung eines Verzögerungselements des Spannung-zu-Frequenz-Wandlers
von 3 gemäß einem
Ausführungsbeispiel; 5 an exemplary implementation of a delay element of the voltage-to-frequency converter of 3 according to an embodiment;
6 ein
beispielhaftes Betriebsflussdiagramm für ein Ausführungsbeispiel; 6 an exemplary operational flowchart for an embodiment;
7 ein
anderes beispielhaftes Betriebsflussdiagramm gemäß einem Ausführungsbeispiel; und 7 another example operational flowchart according to one embodiment; and
8 ein
beispielhaftes Betriebsflussdiagramm zu einem Implementieren einer Auf-Chip-Taktverwaltungsschaltungsanordnung,
die programmierbar ist, gemäß einem
Ausführungsbeispiel. 8th 5 is an exemplary operational flow diagram for implementing on-chip clock management circuitry that is programmable, according to one embodiment.
Unter
Bezugnahme auf 1 ist ein Abschnitt eines Systems 100 gezeigt,
das eine exemplarische Implementierung eines Ausführungsbeispiels
einer Schaltungsanordnung zum dynamischen Verändern eines Taktsignals umfasst.
Wie es gezeigt ist, liefert eine Leistungsversorgung 101 eine
Leistung zu einem Chip 103. Genauer gesagt wird ein Spannungssignal
und eine Masse durch die Leistungsversorgung 101 geliefert,
die typischerweise durch gewisse parasitäre Gehäuseeffekte 102 zu dem
Chip 103 gespeist wird. Derartige parasitäre Gehäu seeffekte 102 sind
Durchschnittsfachleuten auf dem Gebiet einer elektronischen Schaltung
gut bekannt und werden deshalb hierin nicht detailliert beschrieben.
Somit werden das resultierende Spannungssignal V1 und die Masse
G1 durch den Chip 103 empfangen. Der Chip 103 weist
eine Spannung-zu-Frequenz-Umwandlungsschaltungsanordnung
(die hierin eventuell als „Taktoptimierungsschaltungsanordnung" oder „Taktverwaltungsschaltungsanordnung" bezeichnet wird)
auf, die wirksam ist, um den Takt CLK des Chips (der als das Taktsignal
für die
Kernchipschaltungsanordnung 111 verwendet wird) ansprechend
auf Änderungen
bei der variablen Spannungsversorgung V1 des Chips dynamisch zu verändern, wie
es weiter unten beschrieben ist. Der Chip 103 kann ein
jeglicher Typ einer integrierten Schaltung sein, ohne Begrenzung
einschließlich
eines Mikroprozessors. Die Kernchipschaltungsanordnung 111 kann
jegliche getaktete Schaltungsanordnungskomponenten des Chips 103 umfassen,
wie beispielsweise eine Logik, um Befehle in einem Mikroprozessor
auszuführen,
Speicherungselemente für
Informationen, die der Chip zu einem Durchführen von Operationen verwenden
kann, eine arithmetische Verarbeitungslogik, etc.With reference to 1 is a section of a system 100 5, which includes an exemplary implementation of an embodiment of circuitry for dynamically changing a clock signal. As shown, a power supply provides 101 a performance to a chip 103 , More specifically, a voltage signal and a ground through the power supply 101 typically delivered by certain parasitic housing effects 102 to the chip 103 is fed. Such parasitic hous seeffekte 102 Those skilled in the art are well-known to those skilled in the art of electronic circuitry and will not be described in detail herein. Thus, the resultant voltage signal V1 and the ground G1 are transmitted through the chip 103 receive. The chip 103 includes voltage-to-frequency conversion circuitry (which may be referred to herein as "clock optimization circuitry" or "clock management circuitry") that operates to control the clock CLK of the chip (referred to as the clock signal for the core chip circuitry 111 is dynamically changed in response to changes in the variable voltage supply V1 of the chip, as described below. The chip 103 may be any type of integrated circuit, without limitation including a microprocessor. The core chip circuit arrangement 111 may be any clocked circuit components of the chip 103 include, such as logic to execute instructions in a microprocessor, storage elements for information that the chip can use to perform operations, arithmetic processing logic, etc.
Bei
diesem beispielhaften Ausführungsbeispiel
von 1 umfasst die Spannung-zu-Frequenz-Umwandlungsschaltungsanordnung 104 eine Spannungsverfolgungssteuerung 105,
Spannungsschalter 106, eine programmierbare Verzögerungsleitung 107,
eine Verzögerungssteuerung 108,
einen Phasenkomparator 109 und eine Taktsteuerung 110, die
weiter unten beschrieben sind. Wie es gezeigt ist, gibt bei diesem
exemplarischen Ausführungsbeispiel die
Taktsteuerung 110 einen Chiptakt CLK zu einer Verwendung
durch eine Kernchipschaltungsanordnung 111 aus. Der Takt
CLK wird ferner durch die programmierbare Verzögerungsleitung 107 und
den Phasenkomparator 109 empfangen. Die programmierbare
Verzögerungsleitung 107 erzeugt
ein verzögertes
Taktsignal, als Verzögert-CLK gezeigt, basierend
auf der Spannung V1. Der Phasenkomparator 109 vergleicht
den Takt CLK mit Verzögert-CLK,
um zu bestimmen, ob die Taktsteuerung 110 angewiesen werden sollte,
die Frequenz des Takts CLK zu ändern (z.
B. die Frequenz des Takts CLK entweder zu erhöhen oder zu verringern). Genauer
gesagt gibt der Phasenkomparator 109 ein Taktsteuersignal
aus, das das Ergebnis des Vergleichs der Phase des Takts CLK mit
Verzögert-CLK
identifiziert. Basierend auf einem derartigen Taktsteuersignal bestimmt
die Taktsteuerung 110, ob die Frequenz des Takts CLK geändert werden
soll.In this exemplary embodiment of 1 includes the voltage-to-frequency conversion circuitry 104 a voltage tracking controller 105 , Voltage switch 106 , a programmable delay line 107 , a delay control 108 , a phase comparator 109 and a clock control 110 which are described below. As shown, in this exemplary embodiment, timing control is provided 110 a chip clock CLK for use by a core chip circuit arrangement 111 out. The clock CLK is further controlled by the programmable delay line 107 and the phase comparator 109 receive. The programmable delay line 107 generates a delayed clock signal, shown as Delayed CLK, based on voltage V1. The phase comparator 109 compares the clock CLK with delayed CLK to determine if the clock control 110 should be instructed to change the frequency of the clock CLK (eg, either increase or decrease the frequency of the clock CLK). More specifically, the phase comparator gives 109 a clock control signal identifying the result of the comparison of the phase of the clock CLK with delayed CLK. Based on such a clock control signal, the clock controller determines 110 whether the frequency of the clock CLK should be changed.
Somit
erzeugt die programmierbare Verzögerungsleitung 107 Verzögert-CLK,
das eine Verzögerung
relativ zu CLK aufweist, die sich auf eine vorbestimmte Weise mit
der Versorgungsspannung V1 des Chips verändert. Wie es in Verbindung
mit 3 unten erörtert
ist, ist bei bestimmten Ausführungsbeispielen
die Verzögerungsleitung „programmierbar", derart, dass die
Empfindlichkeit derselben für Änderungen
bei der Versorgungsspannung V1 erhöht oder verringert (d. h. programmiert)
werden kann, um mit der Schaltungsanordnung in Produktion übereinzustimmen.
Bevor eine Schaltungsanordnung tatsächlich hergestellt ist, ist
ein Vorhersagen, wie sich eine derartige Schaltungsanordnung mit
Bezug auf verschiedene Versorgungsspannungen verhalten wird, schwierig.
Wenn die Schaltungsanordnung einmal tatsächlich (z. B. in Silizium)
hergestellt ist, ermöglichen
bestimmte Ausführungsbeispiele,
dass die Verzögerungsleitung 107 programmiert
wird, um die Charakteristika der hergestellten Schaltungsanordnung
(in Silizium) genau zu berücksichtigen,
so dass die Spannung-zu-Frequenz-Umwandlungsschaltungsanordnung 104 die
Taktfrequenz CLK des Chips ansprechend auf Änderungen bei der variablen
Versorgungsspannung V1 geeignet verändert. Bei einem exemplarischen
Ausführungsbeispiel,
wie beispielsweise diesem, das unten in 2A–2C beschrieben
ist, ist das Verzögert-CLK-Signal konfiguriert,
um einen Taktzyklus lang zu sein. Also wird das Taktsignal CLK des
Chips zu der Verzögerungsleitungsschaltungsanordnung 107 eingegeben,
die Verzögert-CLK ausgibt, das
erwartungsgemäß genau
einen Taktzyklus später
ist. Somit kann das Verzögert-CLK
mit einem nächsten Zyklus
des Takts CLK des Chips durch den Phasenkomparator 109 verglichen
werden, um zu bestimmen, ob die Frequenz von CLK in Anbetracht der
Betriebsspannung des Chips ordnungsgemäß ist.Thus, the programmable delay line generates 107 Delayed-CLK having a delay relative to CLK which varies in a predetermined manner with the supply voltage V1 of the chip. As related to 3 below, in certain embodiments, the delay line is "programmable" such that its sensitivity to changes in supply voltage V1 can be increased or decreased (ie, programmed) to match the circuitry in production before a circuit is actually fabricated It is difficult to predict how such circuitry will behave with respect to different supply voltages. Once the circuitry is actually fabricated (eg, in silicon), certain embodiments allow the delay line 107 is programmed to accurately account for the characteristics of the fabricated circuitry (in silicon), such that the voltage-to-frequency conversion circuitry 104 the clock frequency CLK of the chip suitably changed in response to changes in the variable supply voltage V1. In an exemplary embodiment, such as this one, below in FIG 2A - 2C is described, the Delayed CLK signal is configured to be one clock cycle long. Thus, the clock signal CLK of the chip becomes the delay line circuitry 107 entered that Delay-type CLK that is expected to be exactly one clock cycle later. Thus, the delayed CLK may pass through the phase comparator with a next cycle of the clock CLK of the chip 109 are compared to determine if the frequency of CLK is proper given the operating voltage of the chip.
Wie
es in 1 gezeigt ist, werden bei diesem Ausführungsbeispiel
das empfangene Spannungssignal V1 und das Massesignal G1 beide zu der
Kernchipschaltungsanordnung 111 und der Spannung-zu-Frequenz-Umwandlungsschaltungsanordnung 104 gespeist.
Bei einem derartigen Ausführungsbeispiel
stellt die Spannung-zu-Frequenz-Umwandlungsschaltungsanordnung 104 die Frequenz
des Takts CLK, der dadurch erzeugt wird, zumindest teilweise basierend
auf dem Wert der Spannung V1 ein. Genauer gesagt ist V1 eine variable
Versorgungsspannung (hierin auch als „variable_supply" bezeichnet), die
zu dem Chip 103 geliefert wird, und die Leistungsversorgung 112 liefert
ein festes Spannungssignal, V_fixed, zu dem Chip 103 auf
die Weise, die in 1 gezeigt ist. Wie es gezeigt
ist, werden sowohl die variable Spannungsversorgung V1 als auch
die feste Spannungsversorgung V_fixed zu der Spannung-zu-Frequenz-Umwandlungsschaltungsanordnung 104 geliefert
und, wie es weiter bei 5 unten erörtert ist, derartige V1 und
V_fixed-Signale werden durch Verzögerungselemente in der programmierbaren
Verzögerungsleitung 107 zu
einem Verwalten des Taktsignals CLK des Chips verwendet.As it is in 1 is shown, in this embodiment, the received voltage signal V1 and the ground signal G1 both become the core chip circuit arrangement 111 and the voltage-to-frequency conversion circuitry 104 fed. In such an embodiment, the voltage-to-frequency conversion circuitry provides 104 the frequency of the clock CLK generated thereby is at least partially based on the value of the voltage V1. More specifically, V1 is a variable supply voltage (also referred to herein as "variable_supply") associated with the chip 103 is delivered, and the power supply 112 supplies a fixed voltage signal, V_fixed, to the chip 103 in the way that in 1 is shown. As shown, both the variable voltage supply V1 and the fixed voltage supply V_fixed become the voltage-to-frequency conversion circuitry 104 delivered and how to continue with 5 below, such V1 and V_fixed signals are represented by delay elements in the programmable delay line 107 used to manage the clock signal CLK of the chip.
Die
Spannungsschalter 106 sind Schalter, die über ein
Programmieren (z. B. über
die Spannungsverfolgungssteuerung 105) gesteuert sind,
um die Empfindlichkeit der programmierbaren Verzögerungsleitungsschaltungsanordnung 107 auf Abweichungen
bei der Versorgungsspannung V1 des Chips einzustellen. Derartige
Spannungsschaltungen 106 sind tatsächlich ein analoger Multiplexer („MUX"). In Betrieb senden
die Spannungsschalter 106 zu der programmierbaren Verzögerungsleitung 107 entweder
eine feste Spannung V_fixed (derart, das die Verzögerung des
erzeugten Verzögert-CLK für Änderungen
bei der variablen Spannungsversor gung V1 des Chips unempfindlich
ist) oder die variable Spannung V1 des Chips. Falls somit die variable Versorgungsspannung
V1 des Chips zu der programmierbaren Verzögerungsleitung 107 gesendet
wird (z. B. zu einem Transfergatter eines Verzögerungselements der Verzögerungsleitungsschaltungsanordnung 107 gesendet
wird, wie es unten in Verbindung mit 5 beschrieben
ist), erhöht
oder verringert sich, wenn sich diese Versorgungsspannung V1 verändert, die
Verzögerung
des erzeugten Verzögert-CLK.
Falls somit ein Spannungsabfall angetroffen wird, dann wird das
erzeugte Verzögert-CLK
etwas länger
dauern, anstatt genau einen Taktzyklus hinter dem CLK-Signal zu
sein. In diesem Fall wird der Phasenkomparator 109 erfassen,
dass das Verzögert-CLK
länger
als einen Taktzyklus des CLK dauerte und wird ein Signal zu der
Taktsteuerung 110 senden, um die Frequenz von CLK zu reduzieren.The voltage switches 106 are switches that are programmed (eg via voltage tracking control) 105 ) to increase the sensitivity of the programmable delay line circuitry 107 to adjust for variations in the supply voltage V1 of the chip. Such voltage circuits 106 are actually an analog multiplexer ("MUX"). In operation, the voltage switches send 106 to the programmable delay line 107 either a fixed voltage V_fixed (such that the delay of the generated delayed CLK is insensitive to changes in the variable voltage supply V1 of the chip) or the variable voltage V1 of the chip. Thus, if the variable supply voltage V1 of the chip to the programmable delay line 107 is sent (e.g., to a transfer gate of a delay element of the delay line circuitry 107 is sent as below in connection with 5 is described) increases or decreases, when this supply voltage V1 changes, the delay of the generated delayed CLK. Thus, if a voltage drop is encountered, then the generated delayed CLK will take a little longer than exactly one clock cycle after the CLK signal. In this case, the phase comparator 109 detect that the deferred CLK lasted longer than one clock cycle of the CLK and become a signal to the clock control 110 send to reduce the frequency of CLK.
Der
oben beschriebene Vergleich von CLK mit dem Verzögert-CLK durch den Phasenkomparator 109 und
das Ändern
der Frequenz von CLK durch die Taktsteuerung 110 tritt
vorzugsweise sehr schnell auf (z. B. in näherungsweise 300 Pikosekunden).
Die Größe, um die
die Versorgungsspannung des Chips während dieser Zeit (z. B. in
300 Pikosekunden) driften kann, ist sehr, sehr klein. Somit lässt die
Spannung-zu-Frequenz-Umwandlungsschaltungsanordnung 104 nicht
zu, dass der Chip eine Bedingung antrifft, bei der derselbe auf
Grund dessen ausfällt,
dass die Versorgungsspannung schneller abfällt als die Taktfrequenz, die
durch eine derartige Versorgungsspannung unterstützt wird, reduziert wird. Anstelle dessen
erkennt die Spannung-zu-Frequenz-Umwandlungsschaltungsanordnung 104 sehr
schnell Änderungen
bei der Versorgungsspannung V1 des Chips, um zu ermöglichen,
dass die Frequenz des Takts CLK des Chips entsprechend eingestellt
wird. Deshalb kann ein sehr kleines Schutzband für den Chip 103 implementiert
sein.The above-described comparison of CLK with the delayed CLK by the phase comparator 109 and changing the frequency of CLK by the clock control 110 preferably occurs very rapidly (eg, in approximately 300 picoseconds). The amount by which the supply voltage of the chip can drift during this time (eg, in 300 picoseconds) is very, very small. Thus, the voltage-to-frequency conversion circuitry is eliminated 104 not that the chip encounters a condition in which it fails due to the supply voltage dropping faster than the clock frequency supported by such supply voltage is reduced. Instead, the voltage-to-frequency conversion circuitry recognizes 104 changes in the supply voltage V1 of the chip very quickly to allow the frequency of the clock CLK of the chip to be adjusted accordingly. That's why a very small protective tape for the chip 103 be implemented.
Mit
anderen Worten bewegt sich die Versorgungsspannung V1 des Chips
sehr langsam, verglichen mit der Geschwindigkeit, mit der die Spannung-zu-Frequenz-Umwandlungsschaltungsanordnung 104 Veränderungen
bei der Versorgungsspannung V1 erfasst und auf dieselben anspricht
(z. B. durch ein entsprechendes Einstellen der Frequenz von CLK).
Somit ermöglicht
die Spannung-zu-Frequenz-Umwandlungsschaltungsanordnung 104, dass
ein sicherer Betriebsbereich für
den Chip 103 beibehalten wird, durch ein schnelles Einstellen
der Frequenz von CLK ansprechend auf Änderungen bei der Versorgungsspannung
V1 des Chips, um den Takt CLK bei einer Frequenz zu halten, die
durch die Versorgungsspannung V1 des Chips unterstützt wird.In other words, the supply voltage V1 of the chip moves very slowly compared to the speed at which the voltage-to-frequency conversion circuitry 104 Detects and responds to changes in the supply voltage V1 (eg by adjusting the frequency of CLK accordingly). Thus, the voltage-to-frequency conversion circuitry allows 104 that a safe operating range for the chip 103 is maintained by rapidly adjusting the frequency of CLK in response to changes in the supply voltage V1 of the chip to maintain the clock CLK at a frequency supported by the supply voltage V1 of the chip.
Folglich
ist die Spannung-zu-Frequenz-Umwandlungsschaltungsanordnung 104 wirksam,
um die Frequenz des Takts CLK basierend auf der variablen Versorgungsspannung
V1 dynamisch einzustellen. Änderungen
bei der Versorgungsspannung V1 können
während
des Betriebs des Chips als ein Ergebnis einer sich verändernden
Last (eines parasitären
Abfalls) oder beispielsweise aus einem Chip oder einer Systemsteuerung
angetroffen werden. Wenn sich z. B. die Spannung V1 verringert,
verringert sich die Frequenz von CLK, das durch die Spannung-zu-Frequenz-Umwandlungsschaltungsanordnung 104 ausgegeben
wird (so dass die Taktfrequenz durch die verringerte Versorgungsspannung
unterstützt
wird), und wenn sich die Spannung V1 erhöht, erhöht sich die Frequenz von CLK,
das durch die Spannung-zu-Frequenz-Umwandlungsschaltungsanordnung 104 ausgegeben
wird (derart, dass die Taktfrequenz die erhöhte Versorgungsspannung ausnutzt).Consequently, the voltage-to-frequency conversion circuitry is 104 effective to dynamically adjust the frequency of the clock CLK based on the variable supply voltage V1. Changes in the supply voltage V1 may be encountered during operation of the chip as a result of a changing load (a parasitic drop) or, for example, a chip or a system controller. If z. For example, as the voltage V1 decreases, the frequency of CLK that is reduced by the voltage-to-frequency conversion circuitry decreases 104 is output (so that the clock frequency is assisted by the reduced supply voltage), and as the voltage V1 increases, the frequency of CLK increased by the Voltage-to-frequency conversion circuitry 104 is output (such that the clock frequency uses the increased supply voltage).
Folglich
ermöglicht
die Auf-Chip-Schaltungsanordnung 104 dieses exemplarischen
Ausführungsbeispiels,
dass der Chip 103 den Leistungsverbrauch desselben selbst
regelt. Es sei daran erinnert, dass der Leistungsverbrauch des Chips 103 unter
Verwendung der Gleichung P = C·V2·F
berechnet werden kann, wobei P einen Leistungsverbrauch darstellt,
C eine Schaltkapazität
darstellt, V eine Betriebsspannung darstellt (z. B. die Spannung
V1) und F die Taktfrequenz des Chips 103 darstellt (z.
B. die Frequenz von CLK). Somit kann der Chip dadurch, dass die Spannung-zu-Frequenz-Umwandlungsschaltungsanordnung 104 die
Taktfrequenz des Chips 103 (d. h. die Frequenz von CLK)
ansprechend auf Änderungen
bei der variablen Versorgungsspannung V1 dynamisch einstellt, den
Leistungsverbrauch desselben selbst regeln.Consequently, the on-chip circuitry allows 104 this exemplary embodiment that the chip 103 regulates the power consumption of the same. It should be remembered that the power consumption of the chip 103 can be calculated using the equation P = C * V 2 * F, where P represents power consumption, C represents a switching capacity, V represents an operating voltage (e.g., voltage V1), and F is the clock frequency of the chip 103 represents (eg the frequency of CLK). Thus, the chip may be replaced by the voltage-to-frequency conversion circuitry 104 the clock frequency of the chip 103 (ie, dynamically adjusts the frequency of CLK) in response to changes in the variable supply voltage V1, self-regulate the power consumption thereof.
Bei
einem Betrieb des exemplarischen Ausführungsbeispiels von 1 wird
der Systemtakt (oder „Chiptakt") CLK, der durch
die Spannung-zu-Frequenz-Umwandlungsschaltungsanordnung 104 (und
insbesondere durch die Taktsteuerung 110) ausgegeben wird,
zu der Kernchipschaltungsanordnung 111 eingegeben und für die Taktoperationen
verwendet, die durch dieselbe durchgeführt werden. Zusätzlich wird
der Takt CLK zu der Spannung-zu-Frequenz-Umwandlungsschaltungsanordnung 104 eingegeben.
Genauer gesagt wird der Takt CLK zu der programmierbaren Verzögerungsleitung 107 und
zu dem Phasenkomparator 109 eingegeben. Wie es weiter unten
in Verbindung mit 3–5 beschrieben
ist, kann bei bestimmten Ausführungsbeispielen
die programmierbare Verzögerungsleitung 107 umgehbare
Verzögerungselemente
umfassen und die Verzögerung
kann programmiert sein, um die Sollperiode des CLK bei der Sollspannung
V1 zu sein. Die Sollspannung und die Taktfrequenz können z.
B. aus Chipspezifikationen erhalten werden.In an operation of the exemplary embodiment of FIG 1 becomes the system clock (or "chip clock") CLK generated by the voltage-to-frequency conversion circuitry 104 (and in particular by the clock control 110 ) is output to the core chip circuit arrangement 111 entered and used for the clock operations performed by the same. In addition, the clock CLK becomes the voltage-to-frequency conversion circuit 104 entered. More specifically, the clock CLK becomes the programmable delay line 107 and to the phase comparator 109 entered. As related to below 3 - 5 For example, in certain embodiments, the programmable delay line 107 include delayable delay elements and the delay may be programmed to be the target period of the CLK at the target voltage V1. The nominal voltage and the clock frequency can, for. B. are obtained from chip specifications.
Falls
die Spannung V1 im Soll liegt und die Taktperiode für den Takt
CLK im Soll liegt, wird der verzögerte
Takt, der durch die Verzögerungsleitung 107 ausgegeben
wird und als „Verzögert-CLK" in 1 gezeigt
ist, eine ansteigende Flanke aufweisen, die mit dieser des Systemtakts
CLK des nächsten
Taktzyklus übereinstimmt.
Der Phasenkomparator 109 würde daher eine Übereinstimmung
zwischen dem Verzögert-CLK
und dem nächsten
Taktzyklus des Takts CLK erfassen und die Systemtaktsteuerung 110 würde angewiesen
werden (durch das Taktsteuersignal, das durch den Phasenkomparator 109 ausgegeben
wird) nichts zu tun (d. h. die Frequenz des Takts CLK nicht zu ändern).
Falls die variable Versorgungsspannung V1 höher als das Soll ist, wird der
verzögerte
Takt, Verzögert-CLK,
bei dem Phasenkomparator 109 vor dem nächsten Zyklus des Systemtakts
CLK ankommen und der Taktsteuerung 110 wird signalisiert
werden (durch das Taktsteuersignal, das durch den Phasenkomparator 109 ausgegeben
wird), die Frequenz des Takts CLK zu erhöhen. Falls die Spannung V1
niedriger als das Soll ist; wird der verzögerte Takt, Verzögert-CLK,
bei dem Phasenkomparator 109 nach dem nächsten Zyklus des Systemtakts
CLK ankommen und der Taktsteuerung 110 wird signalisiert
werden (durch das Taktsteuersignal, das durch den Phasenkomparator 109 ausgegeben
wird), die Frequenz des Takts CLK zu verringern. Beispielhafte Verzögerungselemente,
die programmiert sein können,
um das Verzögert-CLK ansprechend
auf die beobachtete Betriebsspannung V1 auf diese Weise zu verändern, sind
weiter unten in Verbindung mit 3–5 beschrieben.If the voltage V1 is in the setpoint and the clock period for the clock CLK is in the setpoint, the delayed clock passing through the delay line 107 is output and called "Delayed CLK" in 1 is shown to have a rising edge that matches that of the system clock CLK of the next clock cycle. The phase comparator 109 would therefore detect a match between the Delayed CLK and the next clock cycle of the clock CLK and the system clock control 110 would be instructed (by the clock control signal provided by the phase comparator 109 nothing is done (ie not to change the frequency of the clock CLK). If the variable supply voltage V1 is higher than the target, the delayed clock, delayed CLK, becomes the phase comparator 109 arrive before the next cycle of the system clock CLK and the clock control 110 will be signaled (by the clock control signal generated by the phase comparator 109 is output) to increase the frequency of the clock CLK. If the voltage V1 is lower than the target; the delayed clock, delayed CLK, is at the phase comparator 109 arrive after the next cycle of the system clock CLK and the clock control 110 will be signaled (by the clock control signal generated by the phase comparator 109 is output) to decrease the frequency of the clock CLK. Exemplary delay elements that may be programmed to alter the Delayed CLK in response to the observed operating voltage V1 are described below 3 - 5 described.
Die
Spannungsschalter 106 ermöglichen, dass die programmierbare
Verzögerungsleitung 107 unterschiedliche
Antworten auf eine Spannungsveränderung
aufweist. Durch ein wirksames Einmultiplexen einer festen Versorgung,
V_fixed, zu einigen Verzögerungselementen
der programmierbaren Verzögerungsleitung 107,
wie es ferner bei 3 und 5 unten
beschrieben ist, wird die Verzögerungsleitung 107 weniger
auf eine Spannungsveränderung ansprechen.
Unter Verwendung derartiger Spannungsschalter 106 kann
die Größe eines
Ansprechens der Verzögerungsleitung 107 auf
eine Veränderung
der Spannung V1 z. B. gesetzt werden, um mit der des kritischen
Wegs auf dem Halbleiterstück (die)
des Chips 103 übereinzustimmen.The voltage switches 106 allow the programmable delay line 107 has different responses to a voltage change. By effectively multiplexing a fixed supply, V_fixed, to some delay elements of the programmable delay line 107 , as it further in 3 and 5 below, the delay line becomes 107 less responsive to a voltage change. Using such voltage switch 106 can the size of a response of the delay line 107 to a change in the voltage V1 z. B. can be set to that of the critical path on the semiconductor chip (s) of the chip 103 match.
2A–2C zeigen
beispielhafte Szenarios, die durch den Phasenkomparator 109 bei
einem Vergleichen des Takts CLK mit Verzögert-CLK angetroffen werden
können. 2A zeigt
z. B. ein Beispiel, bei dem eine Phase, Verzögerung 1, von Verzögert-CLK
mit der Phase Takt 2 des Takts CLK übereinstimmt. Die Phase „Takt 1" des Takts CLK ist
z. B. ein erster Taktzyklus, der durch die Taktsteuerung 110 ausgege ben
wird. Ein derartiger „Takt
1" wird durch die
programmierbare Verzögerungsleitung 107 empfangen,
die die Phase Verzögerung
1 von Verzögert-CLK
ausgibt. Die Taktsteuerung 110 gibt dann einen zweiten
Taktzyklus „Takt
2" des Takts CLK
aus. Der Phasenkomparator 109 empfängt CLK und Verzögert-CLK
und vergleicht die Phase Verzögerung
1 von Verzögert-CLK
mit der Phase Takt 2 von CLK. Bei dem Beispiel von 2A gibt
das Taktsteuersignal, das durch den Phasenkomparator 109 ausgegeben
wird, an, dass Verzögert-CLK
und CLK übereinstimmen,
und somit bestimmt die Taktsteuerung 110, dass der Systemtakt
CLK bei der richtigen Geschwindigkeit ist, und ändert die Frequenz desselben
nicht. Das heißt
angesichts der Versorgungsspannung V1 zu der Kernschaltungsanordnung 111 des
Chips wird bestimmt, dass der Takt CLK des Chips bei der richtigen
(oder „optimalen") Frequenz wirksam
ist. 2A - 2C show exemplary scenarios by the phase comparator 109 can be encountered in a comparison of the clock CLK with delayed CLK. 2A shows z. For example, an example in which a phase, Delay 1, of Delayed CLK coincides with Phase 2 of clock CLK. The phase "clock 1" of the clock CLK is, for example, a first clock cycle that is triggered by the clock control 110 is output. Such a "clock 1" is through the programmable delay line 107 received, which outputs the phase delay 1 of Delayed-CLK. The clock control 110 Then outputs a second clock cycle "Clock 2" of the clock CLK The phase comparator 109 receives CLK and Delayed-CLK and compares the Phase Delay 1 phase of Delayed-CLK to Phase 2 of CLK. In the example of 2A gives the clock control signal that passes through the phase comparator 109 is output, that Delay CLK and CLK match, and thus determines the timing control 110 in that the system clock CLK is at the correct speed and does not change its frequency. That is, given the supply voltage V1 to the core circuit arrangement 111 of the chip determines that the clock CLK of the chip is effective at the correct (or "optimal") frequency.
2B zeigt
ein Beispiel, bei dem eine Phase, Verzögerung 1, von Verzögert-CLK
nach der Phase Takt 2 des Takts CLK auftritt. Der Taktzyklus „Takt 1" von CLK wird z.
B. durch die Taktsteuerung 110 zuerst ausgegeben. Ein derartiger „Takt 1" wird durch die programmierbare
Verzögerungsleitung 107 empfangen,
die die Phase Verzögerung
1 von Verzögert-CLK ausgibt. Die
Taktsteuerung 110 gibt dann einen zweiten Taktzyklus „Takt 2" von CLK aus. Der Phasenkomparator 109 empfängt CLK
und Verzögert-CLK
und vergleicht die Phase Verzögerung
1 von Verzögert-CLK
mit der Phase des zweiten Taktzyklus „Takt 2" von CLK. Bei dem Beispiel von 2B gibt
das Taktsteuersignal, das durch den Phasenkomparator 109 ausgegeben
wird, an, dass die Phase von Verzögert-CLK hinter der Phase von CLK
ist (d. h. die Phase Verzögerung
1 von Verzögert-CLK
tritt nach der Phase Takt 2 von CLK auf), und somit bestimmt die
Taktsteuerung 110, dass der Systemtakt CLK zu schnell ist,
und kann deshalb die Frequenz desselben reduzieren. 2 B shows an example in which a phase, delay 1, of delayed CLK occurs after the phase clock 2 of the clock CLK. The clock cycle "Clock 1" of CLK becomes eg by the clock control 110 first issued. Such a "clock 1" is through the programmable delay line 107 received, which outputs the phase delay 1 of Delayed-CLK. The clock control 110 then outputs a second clock cycle "Clock 2" from CLK 109 receives CLK and Delayed-CLK and compares Delay 1 CLK phase delay 1 to the phase of CLK second clock cycle "Clock 2." In the example of FIG 2 B gives the clock control signal that passes through the phase comparator 109 is indicated that the phase of Delayed-CLK is behind the phase of CLK (ie, Delay-CLK Delay 1 phase occurs after CLK Phase 2), and thus timing control determines 110 in that the system clock CLK is too fast, and therefore can reduce its frequency.
2C zeigt
ein Beispiel, bei dem eine Phase, Verzögerung 1, von Verzögert-CLK
vor der Phase eines zweiten Taktzyklus „Takt 2" von CLK auftritt. Ein erster Taktzyklus „Takt 1" von CLK wird z.
B. durch die Taktsteuerung 110 zuerst ausgegeben. Ein derartiger „Takt 1" wird durch die programmierbare
Verzögerungsleitung 107 empfangen,
die die Phase Verzögerung
1 von Verzögert-CLK
ausgibt. Die Taktsteuerung 110 gibt dann einen zweiten
Taktzyklus „Takt
2" von CLK aus.
Der Phasenkomparator 109 empfängt CLK und Verzögert-CLK und vergleicht
die Phase Verzögerung
1 von Verzögert-CLK mit der Phase
des zweiten Taktzyklus „Takt
2" von CLK. Bei
dem Beispiel von 2C gibt das Taktsteuersignal,
das durch den Phasenkomparator 109 ausgegeben wird, an,
dass die Phase von Verzögert-CLK
vor der Phase von CLK ist (d. h. die Phase Verzögerung 1 von Verzögert-CLK
tritt vor der Phase Takt 2 von CLK auf), und somit bestimmt die
Taktsteuerung 110, dass der Systemtakt CLK zu langsam ist,
und kann deshalb die Frequenz desselben erhöhen. 2C shows an example in which one phase, delay 1, of delayed CLK occurs before the phase of a second clock cycle "clock 2" of CLK A first clock cycle "clock 1" of CLK is e.g. B. by the clock control 110 first issued. Such a "clock 1" is through the programmable delay line 107 received, which outputs the phase delay 1 of Delayed-CLK. The clock control 110 then outputs a second clock cycle "Clock 2" from CLK 109 receives CLK and Delayed-CLK and compares Delay 1 CLK phase delay 1 to the phase of CLK second clock cycle "Clock 2." In the example of FIG 2C gives the clock control signal that passes through the phase comparator 109 is output, the phase of Delayed-CLK is prior to the phase of CLK (ie, Delay-CLK Delay 1 phase occurs prior to CLK Phase 2), and thus clock control determines 110 in that the system clock CLK is too slow, and therefore can increase its frequency.
Angesichts
des Obigen kann der Phasenkomparator 109 implementiert
sein, um die folgenden Bedingungen zu bestimmen: 1) falls die ansteigende Flanke
von CLK später
als die ansteigende Flanke von Verzögert-CLK plus ein Delta ist;
2) falls die ansteigende Flanke von Verzögert-CLK später als die ansteigende Flanke
von CLK plus ein Delta ist; und 3) falls keine der ersten zwei Bedingungen
wahr ist (d. h. die ansteigenden Flanken von Verzögert-CLK
und CLK stimmen innerhalb der spezifizierten Deltas überein).
Falls die erste Bedingung erfüllt
ist, gibt der Phasenkomparator 109 ein Signal aus, um zu
bewirken, dass die Taktsteuerschaltungsanordnung 110 CLK
beschleunigt. Falls die zweite Bedingung erfüllt ist, gibt der Phasenkomparator 109 ein
Signal aus, um zu bewirken, dass die Taktsteuerschaltungsanordnung 110 CLK
verlangsamt. Und falls die dritte Bedingung erfasst wird (d. h.
keine der ersten zwei Bedingungen ist wahr), bewirkt der Phasenkomparator 109 nicht,
dass die Taktsteuerschaltungsanordnung 110 CLK überhaupt ändert.Given the above, the phase comparator 109 implemented to determine the following conditions: 1) if the rising edge of CLK is later than the rising edge of Delayed CLK plus a delta; 2) if the rising edge of Delayed CLK is later than the rising edge of CLK plus a delta; and 3) if none of the first two conditions is true (ie the rising edges of Delayed CLK and CLK match within the specified delta). If the first condition is met, the phase comparator gives 109 a signal to cause the clock control circuitry 110 CLK accelerates. If the second condition is satisfied, the phase comparator outputs 109 a signal to cause the clock control circuitry 110 CLK slows down. And if the third condition is detected (ie, none of the first two conditions is true), the phase comparator operates 109 not that the clock control circuitry 110 CLK ever changes.
Als
eine beispielhafte Implementierung des Phasenkomparators 109 kann
derselbe eine Setzen-Rücksetzen-
(„S-R"-) Latch-Schaltungsanordnung
umfassen, die zu einem Bestimmen verwendet wird, ob die erste Bedingung,
die oben identifiziert ist, wahr ist (d. h. falls die ansteigende
Flanke von CLK später
als die ansteigende Flanke von Verzögert-CLK plus ein Delta ist).
Auf eine ähnliche
Weise kann der Phasenkomparator 109 eine S-R-Latch-Schaltungsanordnung
umfassen, die zu einem Bestimmen verwendet wird, ob die zweite Bedingung,
die oben identifiziert ist, wahr ist (d. h. falls die ansteigende
Flanke von Verzögert-CLK
später als
die ansteigende Flanke von CLK plus ein Delta ist). Und der Phasenkomparator 109 kann
ein Kombinationsgatter zu einem Erfassen der dritten Bedingung,
die oben identifiziert ist, umfassen (d. h. die ansteigenden Flanken
von Verzögert-CLK
und CLK stimmen innerhalb der spezifizierten Deltas überein). Natürlich kann
eine jegliche andere Schaltungsanordnung, die jetzt bekannt ist
oder später
entwickelt wird, zu einem Durchführen
der oben beschriebenen Funktion des Phasenkomparators 109 bei
einem Implementieren des Phasenkomparators 109 bei alternativen
Ausführungsbeispielen
verwendet werden.As an exemplary implementation of the phase comparator 109 For example, it may include set-reset ("SR") latch circuitry used to determine whether the first condition identified above is true (ie, if the rising edge of CLK is later than the rising edge of Delayed CLK plus a delta.) In a similar manner, the phase comparator 109 SR latch circuitry used to determine whether the second condition identified above is true (ie, if the rising edge of Delayed CLK is later than the rising edge of CLK plus a delta). And the phase comparator 109 For example, a combination gate may comprise detecting the third condition identified above (ie, the rising edges of Delayed CLK and CLK coincide within the specified delta). Of course, any other circuitry now known or later developed may perform the above-described function of the phase comparator 109 in implementing the phase comparator 109 be used in alternative embodiments.
3 zeigt
eine beispielhafte Implementierung eines Abschnitts des Spannung-zu-Frequenz-Wandlers 104 von 1 gemäß einem
Ausführungsbeispiel.
Bei dieser exemplarischen Implementierung sind eine Mehrzahl von
Verzögerungselementen
angeordnet, um die programmierbare Verzögerungsleitung 107 von 1 zu
bilden. Insbesondere sind in 3 Verzögerungselemente 301A-D , 302A-D , 303A-D und 305A-D gezeigt.
Bei dem Beispiel von 3 sind ferner Multiplexer (MUX) 304 und 306 enthalten,
die durch die Verzögerungssteuerschaltungsanordnung 108 über ein
Grobe-Verzögerungssteuerung-Signal
bzw. ein Feine-Verzögerungssteuerung-Signal gesteuert
sind. Diese beispielhafte Implementierung weist einen ersten Teil 307 (hierin
als eine Grobe-Verzögerung-Stufe
bezeichnet), die eine grobe Steuerung über dem verzögerten Taktsignal bereitstellt,
das erzeugt werden soll, und einen zweiten Teil 308 (hierin
als eine Feine-Verzögerung-Stufe bezeichnet)
auf, die eine feine Steuerung über
dem verzögerten
Taktsignal bereitstellt, das erzeugt werden soll. Die Verzögerungselemente 301A-D , 302A-D und 303A-D bilden zusammen mit dem MUX 304 die Grobe-Verzögerung-Stufe 307 und
die Verzögerungselemente 305A-D und der MUX 306 bilden
die Feine-Verzögerung-Stufe 308 bei
diesem Beispiel von 3. 3 shows an exemplary implementation of a portion of the voltage-to-frequency converter 104 from 1 according to an embodiment. In this exemplary implementation, a plurality of delay elements are arranged around the programmable delay line 107 from 1 to build. In particular, in 3 delay elements 301 AD . 302 AD . 303 AD and 305 AD shown. In the example of 3 are also multiplexers (MUX) 304 and 306 contained by the delay control circuitry 108 are controlled by a coarse delay control signal and a fine delay control signal, respectively. This exemplary implementation has a first part 307 (referred to herein as a coarse delay stage) providing coarse control over the delayed clock signal to be generated and a second portion 308 (referred to herein as a fine delay stage) which provides fine control over the delayed clock signal to be generated. The delay elements 301 AD . 302 AD and 303 AD form together with the mux 304 the coarse delay level 307 and the delay elements 305 AD and the mux 306 educate the Fine delay stage 308 in this example of 3 ,
Wie
es ferner in 3 gezeigt ist, gibt die Spannungsverfolgungssteuerung 105 ein
8-Bit-Verfolgungssignal track[7:0] bei diesem Beispiel aus, wobei
jedes Bit zu einem oder mehreren der Verzögerungselemente eingegeben
wird. Genauer gesagt wird track[7] (d. h. das höchstwertige Bit des Verfolgungssignals)
zu den Verzögerungselementen 301A , 302A und 303A der Grobe-Verzögerung-Stufe 307 eingegeben;
track[6] wird zu den Verzögerungselementen 301B , 302B und 303B der Grobe-Verzögerung-Stufe 307 eingegeben,
track[5] wird zu den Verzögerungselementen 301, 302 und 303 der
Grobe-Verzögerung-Stufe 307 eingegeben;
und track[4] wird zu den Verzögerungselementen 301D , 302D und 303D der Grobe-Verzögerung-Stufe 307 eingegeben. Track[3]
wird zu dem Verzögerungselement 305A der Feine-Verzögerung-Stufe 307 eingegeben; track[2] wird
zu dem Verzögerungselement 305B der Feine-Verzögerung-Stufe 308 eingegeben;
track[1] wird zu dem Verzögerungselement 305 der
Feine-Verzögerung-Stufe 308 eingegeben;
und track[0] (d. h. das niederstwertige Bit des Verfolgungssignals)
wird zu dem Verzögerungselement 305D der Feine-Verzögerung-Stufe 308 eingegeben.As it is further in 3 shows the voltage tracking control 105 an 8-bit tracking signal track [7: 0] in this example, with each bit being input to one or more of the delay elements. More specifically, track [7] (ie the most significant bit of the tracking signal) becomes the delay elements 301 A . 302 A and 303 A the coarse delay level 307 entered; track [6] becomes the delay element 301 B . 302 B and 303 B the coarse delay level 307 entered, track [5] becomes the delay elements 301 . 302 and 303 the coarse delay level 307 entered; and track [4] becomes the delay elements 301 D . 302 D and 303 D the coarse delay level 307 entered. Track [3] becomes the delay element 305 A the fine-delay level 307 entered; track [2] becomes the delay element 305 B the fine-delay level 308 entered; track [1] becomes the delay element 305 the fine-delay level 308 entered; and track [0] (ie, the least significant bit of the tracking signal) becomes the delay element 305 D the fine-delay level 308 entered.
Wie
es weiter bei 5 unten beschrieben ist, verändert sich,
falls das Verfolgungssignal für
ein Verzögerungselement
hoch gesetzt ist (zu einer logischen 1), wobei so das Verzögerungselement
in einen Verfolgungsmodus versetzt wird, die Größe der Verzögerung eines Signals, das durch
das Verzögerungselement
ausgegeben wird, ansprechend auf die variable Spannung V1 des Chips.
Falls jedoch das Verfolgungssignal für ein Verzögerungselement niedrig gesetzt
ist (zu einer logischen 0), verändert
sich die Größe der Verzögerung eines
Signals, das durch das Verzögerungselement
ausgegeben wird, ansprechend auf die variable Spannung V1 des Chips
nicht. Folglich kann die Spannungsverfolgungssteuerung 105 einen
geeigneten Wert für
jedes Bit des Verfolgungssignals ausgeben, um Bestimmte der Verzögerungselemente
selektiv in einen Verfolgungsmodus zu versetzen, um einen erwünschten
Pegel einer Empfindlichkeit des Verzögert-CLK-Signals der variablen
Spannungsversorgung V1 des Chips zu erreichen.How to continue with 5 is described below, if the tracking signal for a delay element is set high (to a logical 1), thus putting the delay element in a tracking mode, the amount of delay of a signal output by the delay element changes in response to the delay element variable voltage V1 of the chip. However, if the tracking signal for a delay element is set low (to a logical 0), the magnitude of the delay of a signal output by the delay element does not change in response to the variable voltage V1 of the chip. Consequently, the voltage tracking control can 105 output an appropriate value for each bit of the tracking signal to selectively set certain of the delay elements in a tracking mode to achieve a desired level of sensitivity of the delayed CLK signal of the variable voltage supply V1 of the chip.
Wie
es bei der exemplarischen Implementierung von 3 gezeigt
ist, wird das Taktsignal, CLK, des Chips zu einem ersten Verzögerungselement 301A eingegeben, das eine gewisse Größe einer
Verzögerung
(d. h. Gatterverzögerung)
zu dem CLK-Signal bei dem resultierenden Ausgangssignal desselben
beiträgt.
Das heißt
das erste Verzögerungselement 301A erzeugt ein Ausgangssignal, das eine
gewisse Größe einer
Verzögerung
relativ zu dem CLK-Signal aufweist. Das Ausgangssignal des ersten
Verzögerungselements 301A wird zu einem zweiten Verzögerungselement 301B eingegeben, das ein Ausgangssignal
erzeugt, das relativ zu dem CLK-Signal weiter verzögert ist.
Das Ausgangssignal des zweiten Verzögerungselements 301B wird zu dem dritten Verzögerungselement 301 eingegeben,
das ein Ausgangssignal erzeugt, das relativ zu dem CLK-Signal weiter
verzögert
ist, und das Ausgangssignal des dritten Verzögerungselements 301 wird
zu dem vierten Verzögerungselement 301D eingegeben, das ein Ausgangssignal
erzeugt, das relativ zu dem CLK-Signal weiter verzögert ist.
Das Ausgangssignal von dem vierten Verzögerungselement 301D wird als ein erstes Eingangssignal „A" zu dem MUX 304 eingegeben
und dasselbe wird ferner zu dem Verzögerungselement 302A eingegeben. Folglich wird das CLK-Signal
zu einer ersten Reihe von Verzögerungselementen,
Elemente 301A –301D ,
eingegeben, die ein erstes Ausgangssignal erzeugen, das eine erste Verzögerung relativ
zu dem CLK-Signal aufweist.As with the exemplary implementation of 3 is shown, the clock signal, CLK, of the chip becomes a first delay element 301 A which contributes some amount of delay (ie gate delay) to the CLK signal in the resulting output thereof. That is, the first delay element 301 A generates an output signal having some amount of delay relative to the CLK signal. The output signal of the first delay element 301 A becomes a second delay element 301 B which produces an output signal which is further delayed relative to the CLK signal. The output signal of the second delay element 301 B becomes the third delay element 301 which produces an output which is further delayed relative to the CLK signal and the output of the third delay element 301 becomes the fourth delay element 301 D which produces an output signal which is further delayed relative to the CLK signal. The output signal from the fourth delay element 301 D is input to the MUX as a first input signal "A" 304 and the same becomes the delay element 302 A entered. As a result, the CLK signal becomes a first series of delay elements, elements 301 A - 301 D , which generate a first output signal having a first delay relative to the CLK signal.
Das
Ausgangssignal von dem Verzögerungselement 301D wird zu einer zweiten Reihe von Verzögerungselementen 302A –302D eingegeben, die ein zweites Ausgangssignal
(von dem Verzögerungselement 302D ) erzeugen, das eine größere Verzögerung relativ
zu dem CLK-Signal als das Ausgangssignal von dem Verzögerungselement 301D aufweist. Das Ausgangssignal, das
durch das Verzögerungselement 302D erzeugt wird, wird als ein zweites
Eingangssignal „B" zu dem MUX 304 eingegeben
und dasselbe wird ferner zu dem Verzögerungselement 303A eingegeben.The output signal from the delay element 301 D becomes a second series of delay elements 302 A - 302 D input a second output signal (from the delay element 302 D ), which has a greater delay relative to the CLK signal than the output from the delay element 301 D having. The output signal through the delay element 302 D is generated as a second input signal "B" to the MUX 304 and the same becomes the delay element 303 A entered.
Das
Ausgangssignal von dem Verzögerungselement 302D wird zu einer dritten Reihe von Verzögerungselementen 303A –303D eingegeben, die ein drittes Ausgangssignal
(von dem Verzögerungselement 303D ) erzeugen, das eine größere Verzögerung relativ
zu dem CLK-Signal als das Ausgangssignal von dem Verzögerungselement 302D aufweist. Das Ausgangssignal, das
durch das Verzögerungselement 303D erzeugt wird, wird als ein „C" zu dem MUX 304 eingegeben.The output signal from the delay element 302 D becomes a third series of delay elements 303 A - 303 D input, which is a third output signal (from the delay element 303 D ), which has a greater delay relative to the CLK signal than the output from the delay element 302 D having. The output signal through the delay element 303 D is generated as a "C" to the MUX 304 entered.
Folglich
wird das CLK-Signal zu einer ersten Reihe von Verzögerungselementen,
Elemente 301A –301D ,
eingegeben, die ein erstes Ausgangssignal erzeugen, das eine erste
Verzögerung
relativ zu dem CLK-Signal aufweist. Das erste Ausgangssignal wird
als ein Eingangssignal A zu dem MUX 304 eingegeben und
wird ferner zu einer zweiten Reihe von Verzögerungselementen, Elemente 302A –302D , eingegeben, die ein zweites Ausgangssignal
erzeugen, das eine zweite Verzögerung
relativ zu dem CLK-Signal aufweist. Das zweite Ausgangssignal wird
als ein Eingangssignal B zu dem MUX 304 eingegeben und
wird ferner zu einer dritten Reihe von Verzögerungselementen, Elemente 303A –303D eingegeben, die ein drittes Ausgangssignal
erzeugen, das eine dritte Verzögerung
relativ zu dem CLK-Signal aufweist. Das dritte Ausgangssignal wird
als ein Eingangssignal C zu dem MUX 304 eingegeben. Durch das
Grobe-Verzögerung-Steuerung-Signal
wird entweder das erste, das zweite oder dritte Ausgangssignal eventuell
als das Signal ausgewählt,
das durch den MUX 304 für
die Grobe-Verzögerung-Stufe 307 ausgegeben
werden soll.As a result, the CLK signal becomes a first series of delay elements, elements 301 A - 301 D , which generate a first output signal having a first delay relative to the CLK signal. The first output is referred to as an input A to the MUX 304 and also becomes a second series of delay elements, elements 302 A - 302 D , which generate a second output signal having a second delay relative to the CLK signal. The second output is referred to as an input B to the MUX 304 and also becomes a third series of delay elements, elements 303 A - 303 D input, which produce a third output signal, the one third delay relative to the CLK signal. The third output is referred to as an input signal C to the MUX 304 entered. By the coarse delay control signal, either the first, second or third output may be selected as the signal passing through the MUX 304 for the coarse-delay stage 307 should be issued.
Das
Ausgangssignal von der Grobe-Verzögerung-Stufe 307 wird
zu der Feine-Verzögerung-Stufe 308 eingegeben.
Genauer gesagt wird das Ausgangssignal von dem MUX 304 der
Grobe-Verzögerung-Stufe 307 zu
einem ersten Verzögerungselement 305A der Feine-Verzögerung-Stufe 308 eingegeben.
Das Verzögerungselement 305A erzeugt ein Ausgangssignal, das eine
gewisse Größe einer
Verzögerung
relativ zu dem CLK-Signal aufweist. Das Ausgangssignal des Verzögerungselements 305A wird als ein Eingang „D" zu dem MUX 306 eingegeben
und wird ferner zu einem zweiten Verzögerungselement 305B der Feine-Verzögerung-Stufe 308 eingegeben.
Das Verzögerungselement 305B erzeugt ein Ausgangssignal, das eine
weitere Verzögerung
relativ zu dem CLK-Signal aufweist und das als ein Eingangssignal „C" zu dem MUX 306 eingegeben
wird und ferner zu einem dritten Verzögerungselement 305 der
Feine-Verzögerung-Stufe 308 eingegeben
wird. Das Verzögerungselement 305 erzeugt
ein Ausgangssignal, das eine weitere Verzögerung relativ zu dem CLK-Signal
aufweist und das als ein Eingangssignal „B" zudem MUX 306 eingegeben wird
und ferner zu einem vierten Verzögerungselement 305D der Feine-Verzögerung-Stufe 308 eingegeben
wird. Das Verzögerungselement 305D erzeugt ein Ausgangssignal, das eine
weitere Verzögerung
relativ zu dem CLK-Signal aufweist und das als ein Eingangssignal „A" zu dem MUX 306 eingegeben wird.
Durch das Feine-Verzögerung-Steuerung-Signal
kann entweder das Eingangssignal A, B, C oder D des MUX 306 als
das Signal ausgewählt
werden, das durch den MUX 306 als das Verzögert-CLK-Signal
ausgegeben werden soll.The output signal from the coarse delay stage 307 becomes the fine-deceleration level 308 entered. More specifically, the output signal is from the MUX 304 the coarse delay level 307 to a first delay element 305 A the fine-delay level 308 entered. The delay element 305 A generates an output signal having some amount of delay relative to the CLK signal. The output signal of the delay element 305 A is considered an input "D" to the MUX 306 and becomes a second delay element 305 B the fine-delay level 308 entered. The delay element 305 B produces an output signal having a further delay relative to the CLK signal and as an input signal "C" to the MUX 306 and further to a third delay element 305 the fine-delay level 308 is entered. The delay element 305 produces an output signal having a further delay relative to the CLK signal, and that as an input signal "B" to the MUX 306 and further to a fourth delay element 305 D the fine-delay level 308 is entered. The delay element 305 D produces an output signal having a further delay relative to the CLK signal, and that as an input signal "A" to the MUX 306 is entered. The fine delay control signal can be either the input signal A, B, C or D of the MUX 306 be selected as the signal passing through the mux 306 as the Delayed CLK signal is to be output.
Während bei
dieser exemplarischen Implementierung vier Verzögerungselemente in jeder Reihe
der Grobe-Verzögerung-Stufe 307 gezeigt
sind und vier Verzögerungselemente
in der Feine-Verzögerung-Stufe 308 gezeigt
sind, kann bei anderen Ausführungsbeispielen
eine jegliche erwünschte
Anzahl von Verzögerungselementen
zu einem Bereitstellen von unter schiedlichen Größen einer Verzögerung bei
jeder Stufe implementiert sein. Während ferner drei Reihen von
Verzögerungselementen
in der Grobe-Verzögerung-Stufe 307 gezeigt
sind, kann bei anderen Ausführungsbeispielen
eine jegliche erwünschte
Anzahl von Reihen von Verzögerungselementen
zu einem Bereitstellen von unterschiedlichen Größen einer Verzögerung bei
einer derartigen Grobe-Verzögerung-Stufe 307 implementiert
sein.While in this exemplary implementation, four delay elements in each row of the coarse delay stage 307 are shown and four delay elements in the fine-delay stage 308 For example, in other embodiments, any desired number of delay elements may be implemented to provide different amounts of delay at each stage. Further, while three rows of delay elements in the coarse delay stage 307 In some embodiments, any desired number of rows of delay elements may be used to provide different amounts of delay in such a coarse delay stage 307 be implemented.
Ferner
ermöglicht
dieses Ausführungsbeispiel,
dass das Verzögert-CLK-Signal,
das durch die ausgewählten
Verzögerungselemente
erzeugt wird, basierend auf der Betriebsspannung V1 des Chips dynamisch
verändert
wird. Man nehme z. B. an, dass das Ausgangssignal B von dem MUX 304 zu
einer Ausgabe durch die Grobe-Verzögerung-Steuerung gewählt wird
und das Ausgangssignal A von dem MUX 306 zu einer Ausgabe
durch die Feine-Verzögerung-Steuerung
gewählt
wird, dann weist das Verzögert-CLK-Signal
eine Verzögerung
auf, die aus zwölf Verzögerungselementen
resultiert (d. h. die Verzögerungselemente 301A-D , 302A-D und 305A-D ). Bei diesem exemplarischen Fall
ist die Verzögerung
aus den zwölf
Verzögerungselementen
ausgewählt,
um mit der Phase des Solltaktzyklus für CLK übereinzustimmen (z. B. der
Phase eines Taktsignals mit 2 GHz). Ein derartiges Verzögert-CLK-Signal, das durch
die Verzögerungselemente
ausgegeben wird, kann basierend auf der Betriebsspannung V1 des
Chips dynamisch verändert
werden. Genauer gesagt wird ein Verfolgungssignal, das durch die
Spannungsverfolgungssteuerung 105 ausgegeben wird, zu einem programmatischen
Steuern für
jedes Verzögerungselement
verwendet, ob dasselbe empfindlich für Änderungen der Betriebsspannung
V1 des Chips ist. Durch ein Programmieren einer größeren Anzahl
der Verzögerungselemente,
die bei einem Erzeugen des Verzögert-CLK-Signals betroffen
sind, um ansprechend auf die Betriebsspannung V1 des Chips dynamisch
veränderbar
zu sein, kann die Empfindlichkeit des Verzögert-CLK-Signals für Änderungen
bei der Betriebsspannung des Chips gesteuert werden, wie es bei
dem Graphen von 4 dargestellt ist, die unten
beschrieben ist.Further, this embodiment enables the delayed CLK signal generated by the selected delay elements to be dynamically changed based on the operating voltage V1 of the chip. Take z. For example, assume that the output signal B from the MUX 304 is selected for output by the coarse delay control and the output A from the MUX 306 is selected for output by the fine delay control, then the delayed CLK signal has a delay resulting from twelve delay elements (ie, the delay elements 301 AD . 302 AD and 305 AD ). In this exemplary case, the delay from the twelve delay elements is selected to match the phase of the desired clock cycle for CLK (eg, the phase of a 2 GHz clock signal). Such a delayed CLK signal output by the delay elements may be dynamically changed based on the operating voltage V1 of the chip. More specifically, a tracking signal generated by the voltage tracking control 105 is used to programmatically control for each delay element whether it is sensitive to changes in the operating voltage V1 of the chip. By programming a larger number of the delay elements involved in generating the Delayed CLK signal to be dynamically changeable in response to the operating voltage V1 of the chip, the sensitivity of the Delayed CLK signal to changes in the operating voltage of the chip Chips are controlled, as is the graph of 4 is shown below.
4 zeigt
einen Graphen, der die Empfindlichkeit einer Verzögerung,
die durch die exemplarische Schaltungsanordnung von 3 erzeugt
wird, für
verschiedene unterschiedliche Verfolgungssignaleinstellungen darstellt,
gemäß einem
Ausführungsbeispiel.
Genauer gesagt zeigt 4 fünf Kurven, die jeweils einer
unterschiedlichen Verfolgungssignaleinstellung entsprechen. Die
Kurven tragen die Größe einer
Verzögerung,
die für
das Verzögert-CLK-Signal durch
die exemplarische Verzögerungsleitungsschaltungsanordnung
von 3 erzeugt wird, über verschiedene unterschiedliche
Werte der Betriebsspannung (V1) für fünf unterschiedliche Verfolgungssignaleinstellungen
auf. Bei diesem Beispiel beträgt V_fixed
für den
Chip 1,1 Volt. Abhängig
von der Einstellung der Verfolgungssignaleinstellung kann sich die
Größe der Verzögerung,
die für
das Verzögert-CLK-Signal
erzeugt wird, ändern,
wenn die Betriebsspannung V1 des Chips unter den Wert V_fixed (bei
diesem Beispiel 1,1 Volt) fällt
oder über
denselben ansteigt. Alle der Kurven liefern die gleiche Verzögerung,
wenn die Betriebsspannung V1 des Chips bei 1,1 Volt (V_fixed) liegt. 4 FIG. 10 is a graph illustrating the sensitivity of a delay caused by the exemplary circuitry of FIG 3 is generated for various different tracking signal settings, according to one embodiment. More specifically shows 4 five curves each corresponding to a different tracking signal setting. The curves carry the magnitude of a delay associated with the delayed CLK signal by the exemplary delay line circuitry of FIG 3 is generated across various different values of the operating voltage (V1) for five different tracking signal settings. In this example, V_fixed for the chip is 1.1 volts. Depending on the setting of the tracking signal setting, the magnitude of the delay generated for the Delayed CLK signal may change as the operating voltage V1 of the chip falls below or increases above the value V_fixed (1.1 volts in this example) , All of the curves provide the same delay when the operating voltage V1 of the chip is at 1.1 volts (V_fixed).
Durch
ein selektives Setzen geeigneter Bits des Verfolgungssignals kann
die Größe der Verzögerung,
die durch die Schaltungsanordnung von 3 erzeugt
werden soll, für
einen speziellen Wert der Betriebsspannung V1 des Chips abgestimmt,
werden. Wie es z. B. durch eine der Kurven in dem Graphen von 4 gezeigt
ist, wird, wenn das Verfolgungssignal alle der Bits desselben zu
0 gesetzt aufweist (d. h. track[7:0] = 00000000), eine konstante
Verzögerung
für das
Verzögert-CLK über die
verschiedenen unterschiedlichen V1 geliefert. Wenn somit ein Verfolgungsmodus
für alle
der Verzögerungselemente der
Schaltungsanordnung von 3 deaktiviert ist, ist eine
derartige Verzögerungsleitungsschaltungsanordnung
unempfindlich für Änderungen
bei der Betriebsspannung V1 des Chips und erzeugt eine konstante Verzögerung für Verzögert-CLK über die
verschiedenen gezeigten Betriebsspannungen.By selectively setting appropriate bits of the tracking signal, the amount of delay provided by the circuitry of FIG 3 is to be generated, tuned for a specific value of the operating voltage V1 of the chip. As it is z. By one of the curves in the graph of FIG 4 is shown, if the tracking signal has all of its bits set to 0 (ie, track [7: 0] = 00000000), a constant delay is provided for the Delayed CLK over the various different V1s. Thus, if a tracking mode for all of the delay elements of the circuit of 3 is disabled, such delay line circuitry is insensitive to changes in the operating voltage V1 of the chip and produces a constant delay for delayed CLK across the various operating voltages shown.
Eine
zweite Kurve, die in dem Graphen von 4 gezeigt
ist, entspricht der Größe einer
Verzögerung,
die über
unterschiedliche Betriebsspannungen erzeugt wird, wenn das Verfolgungssignal
das höchstwertige
Bit desselben gesetzt aufweist (d. h. track[7:0] = 10000000). Bei
der Schaltungsanordnung von 3 aktiviert
dies einen Verfolgungsmodus für
die Verzögerungselemente 301A , 302A und 303A . In diesem Fall ist die Verzögerung etwas
empfindlich für Änderungen
bei der Betriebsspannung des Chips, wie es durch die entsprechende
Kurve in 4 gezeigt ist.A second curve, shown in the graph of 4 2 is equal to the magnitude of a delay generated across different operating voltages when the tracking signal has its most significant bit set (ie, track [7: 0] = 10000000). In the circuit arrangement of 3 this activates a tracking mode for the delay elements 301 A . 302 A and 303 A , In this case, the delay is somewhat sensitive to changes in the operating voltage of the chip, as indicated by the corresponding curve in 4 is shown.
Eine
dritte Kurve, die in dem Graphen von 4 gezeigt
ist, entspricht der Größe einer
Verzögerung,
die über
unterschiedliche Betriebsspannungen erzeugt wird, wenn track[7:0]
= 11000000. Bei der Schaltungsanordnung von 3 aktiviert
dies einen Verfolgungsmodus für
die Verzögerungselemente 301A , 302A , 303A , 301B , 302B und 303B .
In diesem Fall ist die Verzögerung
empfindlicher für Änderungen
bei der Betriebsspannung des Chips, als wenn track[7:0] = 10000000,
wie es durch die entsprechende Kurve in 4 gezeigt
ist.A third curve, shown in the graph of 4 shown corresponds to the magnitude of a delay generated across different operating voltages when track [7: 0] = 11000000. In the circuit arrangement of 3 this activates a tracking mode for the delay elements 301 A . 302 A . 303 A . 301 B . 302 B and 303 B , In this case, the delay is more sensitive to changes in the operating voltage of the chip than when track [7: 0] = 10000000, as indicated by the corresponding curve in 4 is shown.
Eine
vierte Kurve, die in dem Graphen von 4 gezeigt
ist, entspricht der Größe einer
Verzögerung,
die über
unterschiedliche Betriebsspannungen erzeugt wird, wenn track[7:0]
= 11001000. Bei der Schaltungsanordnung von 3 aktiviert
dies einen Verfolgungsmodus für
die Verzögerungselemente 301A , 302A , 303A , 301B , 302B , 303B der
Grobe-Verzögerung-Stufe 301 und
dasselbe aktiviert einen Verfolgungsmodus für das Verzögerungselement 305A der Feine-Verzögerung-Stufe 308.
In diesem Fall ist die Verzögerung
empfindlicher für Änderungen
bei der Betriebsspannung des Chips, als wenn track[7:0] = 11000000,
wie es durch die entsprechende Kurve in 4 gezeigt
ist.A fourth curve, which in the graph of 4 shown corresponds to the magnitude of a delay generated across different operating voltages when track [7: 0] = 11001000. In the circuit arrangement of 3 this activates a tracking mode for the delay elements 301 A . 302 A . 303 A . 301 B . 302 B . 303 B the coarse delay level 301 and it activates a tracking mode for the delay element 305 A the fine-delay level 308 , In this case, the delay is more sensitive to changes in the operating voltage of the chip than when track [7: 0] = 11000000, as indicated by the corresponding curve in 4 is shown.
Eine
fünfte
Kurve, die in dem Graphen von 4 gezeigt
ist, entspricht der Größe einer
Verzögerung,
die über
unterschiedliche Betriebsspannungen erzeugt wird, wenn alle Bits
des Verfolgungssignals zu 1 gesetzt sind (d. h. track[7:0] = 11111111). Bei
der Schaltungsanordnung von 3 aktiviert dies
einen Verfolgungsmodus für
alle der Verzögerungselemente 301A-D , 302A-D , 303A-D und 305A-D .
In diesem Fall ist die Verzögerung
sehr empfindlich für Änderungen
bei der Betriebsspannung des Chips, wie es durch die entsprechende
Kurve in 4 gezeigt ist.A fifth curve, which in the graph of 4 is equal to the magnitude of a delay generated across different operating voltages when all bits of the tracking signal are set to 1 (ie track [7: 0] = 11111111). In the circuit arrangement of 3 this activates a tracking mode for all of the delay elements 301 AD . 302 AD . 303 AD and 305 AD , In this case, the delay is very sensitive to changes in the operating voltage of the chip, as indicated by the corresponding curve in 4 is shown.
Unter
jetziger Bezugnahme auf 5 ist eine exemplarische Implementierung
einer Verzögerungsschaltung,
wie beispielsweise eines einzigen Verzögerungselements von 3,
gemäß einem Ausführungsbeispiel
gezeigt. Genauer gesagt zeigt 5 eine beispielhafte
Implementierung des Verzögerungselements 301A , wobei jedes der anderen Verzögerungselemente 301B-D , 302A-D , 303A-D , 305A-D von 3 auf
eine gleiche Weise implementiert sein kann. Wie es weiter unten
beschrieben ist, umfasst diese exemplarische Implementierung des
Verzögerungselements 301A Inverter 501 und 504,
pFETs (p-Typ-Feldeffekttransistoren) 502, 503, 507, 508, 510 und 512 und
nFETs (n-Typ-Feldeffekttransistoren) 506, 509, 511 und 513.
Derartige Inverter, pFETs und nFETs sind auf dem Gebiet gut bekannt.
Im Allgemeinen fließt
bei einem FET ein Strom entlang einem Halbleiterweg, der der Kanal
genannt wird. Bei einem Ende des Kanals befindet sich eine Elektrode, die
die Source genannt wird. Bei dem anderen Ende des Kanals befindet
sich eine Elektrode, die das Drain genannt wird. Der physische Durchmesser
des Kanals ist fest, aber der wirksame elektrische Durchmesser desselben
kann durch die Anlegung einer Spannung an eine Steuerelektrode verändert werden,
die das Gate genannt wird. Die Leitfähigkeit des FET hängt zu einem
jeglichen gegebenen Zeitpunkt von dem elektrischen Durchmesser des
Kanals ab. Eine kleine Änderung
bei einer Gate-Spannung kann eine große Veränderung bei dem Strom von der Source
zu dem Drain bewirken. In anderen Worten kann der Widerstandswert
des FET durch ein Verändern
der Spannung verändert
werden, die an das Gate desselben angelegt ist.With reference now to 5 FIG. 10 is an exemplary implementation of a delay circuit, such as a single delay element of FIG 3 , shown according to one embodiment. More specifically shows 5 an exemplary implementation of the delay element 301 A where each of the other delay elements 301 BD . 302 AD . 303 AD . 305 AD from 3 can be implemented in the same way. As described below, this includes an exemplary implementation of the delay element 301 A inverter 501 and 504 , pFETs (p-type field effect transistors) 502 . 503 . 507 . 508 . 510 and 512 and nFETs (n-type field effect transistors) 506 . 509 . 511 and 513 , Such inverters, pFETs and nFETs are well known in the art. In general, in a FET, a current flows along a semiconductor path called the channel. At one end of the channel is an electrode called the Source. At the other end of the channel is an electrode called the drain. The physical diameter of the channel is fixed, but the effective electrical diameter thereof can be changed by applying a voltage to a control electrode called the gate. The conductivity of the FET depends at any given time on the electrical diameter of the channel. A small change in gate voltage can cause a large change in the current from the source to the drain. In other words, the resistance value of the FET can be changed by changing the voltage applied to the gate thereof.
Der
Inverter 501 empfängt
das „Verfolgung"-Signal als ein Eingangssignal
und derselbe gibt ein Signal „trackb" aus. Das „Verfolgung"-Signal entspricht
dem Bit des Verfolgungssignals, das zu diesem Verzögerungselement 301A eingegeben wird, wie es bei 3 oben
beschrieben ist (d. h. track[7] ist bei diesem Beispiel als zu dem
Verzögerungselement 301A eingegeben beschrieben). Wie es oben beschrieben
ist, wird das „Verfolgung"-Bit, das durch das
Verzögerungselement
empfangen wird, zu einem Aktivieren des Verfolgungsmodus des Verzögerungselements
verwendet, falls erwünscht.The inverter 501 receives the "tracking" signal as an input and it outputs a signal "trackb". The "tracking" signal corresponds to the bit of the tracking signal associated with that delay element 301 A is entered, as it is at 3 described above (ie track [7] is in this example as the delay element 301 A entered described). As described above, the "trace" bit received by the delay element is used to activate the tracking mode of the delay element, if desired.
Der
Inverter 504 empfängt
ein Signal „Eingang", das das Taktsignal
des Chips, CLK, ist, wie es in 3 gezeigt
ist. Das heißt,
das „Eingang"-Signal zu dem Inverter 504 des
Verzögerungselements 301A ist das Taktsignal CLK des Chips.
Wie es in 3 gezeigt ist, ist das Eingangssignal
zu anderen Verzögerungselementen
natürlich
das Ausgangssignal eines vorhergehenden Verzögerungselements. Ein derartiger
Inverter 504 des Verzögerungselements 301B in 3 würde z. B.
das „Ausgang"-Signal von dem Verzögerungselement 301A empfangen (d. h. das Signal, das für das Verzögerungselement 301A in 5 als „Ausgang" etikettiert ist).The inverter 504 receives a signal "input" which is the clock signal of the chip, CLK, as shown in FIG 3 is shown. That is, the "input" signal to the inverter 504 of the delay element 301 A is the clock signal CLK of the chip. As it is in 3 Of course, the input to other delay elements is the output of a previous delay element. Such an inverter 504 of the delay element 301 B in 3 would z. B. the "output" signal from the delay element 301 A received (ie the signal that is for the delay element 301 A in 5 labeled as "exit").
Zusätzlich stellen
die pFETs 502 und 503 wirksam einen analogen Inverter
bereit, der ein Signal „variable-supply" empfängt (das
hierin auch als „V1" bezeichnet wird)
und gibt „variable-supply-inv." aus. Variable_supply
(oder „V1") ist eine variable Spannungsversorgung,
die zu der Kernschaltungsanordnung des Chips geliefert wird, wie
es oben mit Bezug auf 1 erörtert ist. Wie es gezeigt ist,
wird ferner eine feste Spannungsversorgung, die hierin als eine
Referenzversorgung bezeichnet wird und in 5 als V_fixed
gezeigt ist, zu Abschnitten des Verzögerungselements 301A geliefert. Bei einer exemplarischen
Implementie rung, wie es bei 4 oben beschrieben
ist, beträgt
die Spannung von V_fixed 1,1 Volt und die Masse („GND") beträgt 0 Volt
und variable_supply kann zwischen 0,75 Volt und 1,2 Volt variieren.
Natürlich
können
bei anderen Implementierungen die Werte von V_fixed und GND zu jeglichen geeigneten
Werten für
die Schaltungsanordnung gesetzt sein. Die Anordnung des nFET 502 und
des pFET 503 stellt einen analogen Inverter bereit, derart, dass,
falls z. B. variable_supply 200 Millivolt unter der festen Versorgung
V_fixed liegt, variable-supply-inv 200 Millivolt über GND
liegt. Genauer gesagt wirkt der pFET 503 mit geerdetem
Gate wie ein Widerstand und der pFET 502 wirkt wie ein
regulärer
pFET, so dass, wenn der Wert von variable-supply von V_fixed weg
sinkt, variable-supply-inv weg von GND steigt. Also stellen die
pFETs 502 und 503 eine analoge Inversion bereit,
wobei die Änderung
bei dem Ausgangssignal, variable-supply-inv, proportional zu der Änderung
bei dem Eingangssignal, variable-supply, ist.In addition, the pFETs provide 502 and 503 effectively provides an analog inverter that receives a signal "variable-supply" (also referred to herein as "V1") and outputs "variable-supply-inv." variable_supply (or "V1") is a variable voltage supply, which is supplied to the core circuitry of the chip, as described above with reference to FIG 1 is discussed. As shown, further, a fixed voltage supply, referred to herein as a reference supply, is provided 5 is shown as V_fixed to sections of the delay element 301 A delivered. In an exemplary implementation, as with 4 described above, the voltage of V_fixed is 1.1 volts and the ground ("GND") is 0 volts and variable_supply can vary between 0.75 volts and 1.2 volts. Of course, in other implementations, the values of V_fixed and GND be set to any suitable values for the circuit arrangement 502 and the pFET 503 provides an analog inverter such that if z. Variable_supply 200 millivolts below the fixed supply V_fixed, variable-supply-inv 200 millivolts above GND. More specifically, the pFET acts 503 with grounded gate as a resistor and the pFET 502 acts like a regular pFET so that as the value of variable-supply goes away from V_fixed, variable-supply-inv goes away from GND. So put the pFETs 502 and 503 an analog inversion, wherein the change in the output signal, variable-supply-inv, is proportional to the change in the input signal, variable-supply.
Der
nFET 506 und der pFET 507 sind ferner angeordnet,
um ein Transfergatter 505 wirksam bereitzustellen. Wie
es weiter unten beschrieben ist, steuert der Wirkwiderstandswert über das
Transfergatter 505 die Größe einer Verzögerung,
die auf das Ausgangssignal übertragen
wird. Der Wirkwiderstandswert über
das Transfergatter 505 ist durch die Eingangssignale zu
den Gates des nFET 506 und des pFET 507 gesteuert.The nFET 506 and the pFET 507 are further arranged to a transfer gate 505 to provide effective. As described below, the effective resistance value controls via the transfer gate 505 the magnitude of a delay that is transmitted to the output signal. The effective resistance value via the transfer gate 505 is through the inputs to the gates of the nFET 506 and the pFET 507 controlled.
Wie
es weiter unten beschrieben ist, ist das Verzögerungselement 301A auf eine von zwei unterschiedlichen
Weisen wirksam, davon abhängig,
ob ein Verfolgungsmodus für
ein derartiges Verzögerungselement 301A aktiv ist (d. h. abhängig von
dem Wert des „Verfolgung"-Signalbits, das
zu dem Verzögerungselement
eingegeben wird). Falls bei diesem Beispiel das Verfolgungsbit des
Verzögerungselements
niedrig (d. h. zu einer logischen 0) gesetzt ist, dann ist ein Verfolgungsmodus
für ein
derartiges Verzögerungselement 301A inaktiv. In diesem Fall wird V_fixed
zu dem Gate des nFET 506 des Transfergatters 505 geliefert
und die Masse (GND) wird zu dem Gate des pFET 507 des Transfergatters 505 geliefert. Falls
jedoch das Verfolgungsbit des Verzögerungselements hoch (d. h.
zu einer logischen 1) gesetzt ist, dann ist ein Verfolgungsmodus
für ein
derartiges Verzögerungselement 301A aktiv, wobei variable-supply zu dem
Gate des nFET 506 des Transfergatters 505 geliefert
wird und variable-supply-inv zu dem Gate des pFET 507 des
Transfergatters 505 geliefert wird. Der Widerstandswert über das
Durchlassgatter 505 variiert abhängig von den Eingangssignalen
zu den Gates des nFET 506 und des pFET 507. Wenn
folglich ein Verfolgungsmodus aktiv ist, steuern das variable_supply-
und das variable-supply-inv-Signal den Widerstandswert des Transfergatters 505,
wobei so die Größe einer
Verzögerung
des Ausgangssignals gesteuert wird. Genauer gesagt ist bei dieser Anordnung
die Größe, um die
das Ausgangssignal verzögert
wird, desto größer, je
niedriger das variable-supply-Signal ist. Wenn andernfalls ein Verfolgungsmodus
inaktiv ist, steuern V_fixed und GND den Widerstandswert des Transfergatters 505,
derart, dass derselbe konstant bleibt, wobei so die Verzögerung des
Ausgangssignals eines derartigen Verzögerungselements 301A nicht verändert wird.As described below, the delay element is 301 A in one of two different ways, depending on whether a tracking mode for such a delay element 301 A is active (ie, depending on the value of the "tracking" signal bit input to the delay element.) In this example, if the track bit of the delay element is set low (ie to a logic 0), then a tracking mode is for such a delay element 301 A inactive. In this case, V_fixed becomes the gate of the nFET 506 of the transfer gate 505 delivered and the ground (GND) becomes the gate of the pFET 507 of the transfer gate 505 delivered. However, if the tracking bit of the delay element is set high (ie to a logical 1), then a tracking mode is for such a delay element 301 A active, with variable-supply to the gate of the nFET 506 of the transfer gate 505 and variable-supply-inv to the gate of the pFET 507 of the transfer gate 505 is delivered. The resistance across the pass gate 505 varies depending on the input signals to the gates of the nFET 506 and the pFET 507 , Thus, if a tracking mode is active, the variable_supply and variable-supply-inv signals control the resistance of the transfer gate 505 , thus controlling the magnitude of a delay of the output signal. More specifically, in this arrangement, the smaller the variable-supply signal is, the larger the amount by which the output signal is delayed. Otherwise, if a tracking mode is inactive, V_fixed and GND control the resistance of the transfer gate 505 such that it remains constant, thus delaying the output of such a delay element 301 A not changed.
Unter
weiterer Betrachtung des Betriebs dieser exemplarischen Implementierung
des Verzögerungselements 301A sei ferner angenommen, dass das Verfolgungsbit
desselben niedrig (d. h. zu einer logischen 0) gesetzt ist, so dass
ein Verfolgungsmodus für
dieses Verzögerungselement 301A inaktiv ist. In diesem Fall ist das
trackb-Signal, das durch den Inverter 501 ausgegeben wird,
hoch (d. h. eine logische 1). Das Verfolgungsbitsignal, das niedrig
ist, wird zu dem Gate des pFET 510 geliefert, wobei ein
derartiger pFET 510 wirksam eingeschaltet wird (oder der Schalter
desselben geschlossen wird), und das trackb-Signal wird zu dem Gate
des pFET 508 geliefert, wobei ein derartiger pFET 508 so
wirksam ausgeschaltet wird (oder der Schalter desselben geöffnet wird).
Folglich wird V_fixed über
den pFET 510 zu dem Gate des nFET 506 des Transfergatters 505 geliefert.
Zusätzlich
wird das Verfolgungsbitsignal zu dem Gate des nFET 509 geliefert,
wobei so der Stromfluss durch einen derartigen nFET 509 ausgeschaltet
wird, und das trackb-Signal
wird zu dem Gate des nFET 511 geliefert, wobei so der Stromfluss durch
einen derartigen pFET 511 wirksam eingeschaltet wird. Folglich
wird die Masse („GND") über den
nFET 511 zu dem Gate des pFET 507 des Transfergatters 505 geliefert.
Wenn deshalb ein Verfolgungsmodus inaktiv ist, steuern V_fixed und
GND den Widerstandswert des Transfergatters 505, derart,
dass derselbe konstant bleibt, wobei so die Verzögerung des Ausgangssignals
des Verzögerungselements 501A nicht verändert wird.Further considering the operation of this exemplary implementation of the delay element 301 A Assume further that the track bit of it is set low (ie to a logical 0), so that a track mode for this delay element 301 A is inactive. In this case, the trackb signal is through the inverter 501 is high (ie a logical 1). The tracking bit signal, which is low, becomes the gate of the pFET 510 supplied, wherein such a pFET 510 is effectively turned on (or the switch thereof is closed), and the trackb signal becomes the gate of the pFET 508 supplied, wherein such a pFET 508 is turned off so effectively (or the switch of the same is opened). Consequently, V_fixed is via the pFET 510 to the gate of the nFET 506 of the transfer gate 505 delivered. In addition, the tracking bit signal becomes the gate of the nFET 509 supplied, whereby the current flow through such a nFET 509 is turned off, and the trackb signal becomes the gate of the nFET 511 supplied, whereby the current flow through such a pFET 511 is activated effectively. As a result, the ground ("GND") over the nFET 511 to the gate of the pFET 507 of the transfer gate 505 delivered. Therefore, if a tracking mode is inactive, V_fixed and GND control the resistance value of the transfer gate 505 such that it remains constant, thus delaying the output of the delay element 501 A not changed.
Nun
sei angenommen, dass das Verfolgungsbit hoch (d. h. zu einer logischen
1) gesetzt ist, so dass ein Verfolgungsmodus für das Verzögerungselement 301A aktiv ist. In diesem Fall ist das trackb-Signal,
das durch den Inverter 501 ausgegeben wird, niedrig (d.
h. eine logische 0). Das Verfolgungsbitsignal, das hoch ist, wird
zu dem Gate des pFET 510 geliefert, wodurch so ein derartiger
pFET 510 wirksam ausgeschaltet wird und das trackb-Signal
wird zu dem Gate des pFET 508 geliefert, wobei so ein derartiger
pFET 508 wirksam eingeschaltet wird. Folglich wird variable_supply über den
pFET 508 zu dem Gate des nFET 506 des Transfergatters 505 geliefert.
Zusätzlich
wird das Verfolgungsbitsignal zu dem Gate des nFET 509 geliefert,
wobei so ein derartiger nFET 509 wirksam eingeschaltet
wird, und das trackb-Signal wird zu dem Gate des nFET 511 geliefert,
wobei so ein derartiger pFET 511 wirksam ausgeschaltet
wird. Folglich wird variable_supply-inv über den nFET 509 zu
dem Gate des pFET 507 des Transfergatters 505 geliefert.
Wie es oben erwähnt ist,
wird bei dieser Anordnung die Verzögerung, die durch das Transfergatter 505 auf
das Ausgangssignal übertragen
wird, länger,
wenn sich variable-supply
verringert. Je niedriger die Versorgung zu dem Gate des nFET 506 und
je höher
die negative (oder Masse-) Versorgung zu dem Gate des pFET 507 ist, desto
langsamer gehen Daten von einem „Eingang" zu einem „Ausgang" in dem Verzögerungselement 301A (d. h. der Wirkwiderstandswert des
Transfergatters 505 ist erhöht).Now assume that the tracking bit is set high (ie to a logical 1), such that a tracking mode for the delay element 301 A is active. In this case, the trackb signal is through the inverter 501 is output low (ie a logical 0). The trace bit signal, which is high, becomes the gate of the pFET 510 supplied, whereby such a pFET 510 is effectively turned off and the trackb signal becomes the gate of the pFET 508 delivered, such a pFET 508 is activated effectively. Consequently, variable_supply will be via the pFET 508 to the gate of the nFET 506 of the transfer gate 505 delivered. In addition, the tracking bit signal becomes the gate of the nFET 509 supplied, such a nFET 509 is effectively turned on, and the trackb signal becomes the gate of the nFET 511 delivered, such a pFET 511 is switched off effectively. As a result, variable_supply-inv goes over the nFET 509 to the gate of the pFET 507 of the transfer gate 505 delivered. As mentioned above, with this arrangement, the delay caused by the transfer gate 505 is transmitted to the output signal, longer as variable-supply decreases. The lower the supply to the gate of the nFET 506 and the higher the negative (or ground) supply to the gate of the pFET 507 is, the slower data goes from an "input" to an "output" in the delay element 301 A (ie the effective resistance value of the transfer gate 505 is increased).
Diese
exemplarische Implementierung umfasst ferner den pFET 512 und
den nFET 513, die wirksam sind, um das Ausgangssignal des
Transfergatters 505 durch ein treibermäßiges Kämpfen gegen das Ausgangssignal
des Inverters 504 weiter zu verzögern. Wenn z. B. ein Verfolgen
für das
Verzögerungselement 301A inaktiv ist, ist das trackb-Signal hoch
(d. h. logisch 1), was den nFET 511 einschaltet, um GND
zu dem Gate des pFET 507 zu liefern, wie es oben beschrieben
ist. Dies bewirkt ferner, dass GND über den nFET 511 zu
dem Gate des nFET 513 geliefert wird, was den nFET 513 wirksam
ausschaltet (oder den Schalter desselben öffnet), derart, dass derselbe
keine Wirkung auf das Ausgangssignal aufweist. Wenn ein Verfolgen
ferner inaktiv ist, ist das Verfolgungsbitsignal niedrig (d. h.
logisch 0), was den pFET 510 einschaltet, um V_fixed zu
dem Gate des nFET 506 zu liefern, wie es oben beschrieben
ist. Dies bewirkt ferner, dass V_fixed über den pFET 510 zu
dem Gate des pFET 512 geliefert wird, was den pFET 512 wirksam
ausschaltet (oder den Schalter desselben öffnet), derart, dass derselbe
keine Wirkung auf das Ausgangssignal aufweist.This exemplary implementation further includes the pFET 512 and the nFET 513 that are effective to the output of the transfer gate 505 by driving against the output of the inverter 504 to delay further. If z. B. tracking for the delay element 301 A is inactive, the trackb signal is high (ie logic 1), which is the nFET 511 turns on GND to the gate of the pFET 507 to deliver, as described above. This also causes GND via the nFET 511 to the gate of the nFET 513 what is the nFET 513 effectively turns off (or opens the switch thereof) such that it has no effect on the output signal. Further, if tracking is inactive, the tracking bit signal is low (ie, logic 0), which is the pFET 510 turns on to V_fixed to the gate of the nFET 506 to deliver, as described above. This also causes V_fixed via the pFET 510 to the gate of the pFET 512 what is the pFET 512 effectively turns off (or opens the switch thereof) such that it has no effect on the output signal.
Falls
jedoch ein Verfolgen für
das Verzögerungselement 301A aktiv ist, ist das trackb-Signal niedrig
(d. h. logisch 0), was den nFET 511 ausschaltet (oder den
Schalter desselben öffnet).
Das Verfolgungsbitsignal ist hoch, was den nFET 509 einschaltet
(oder den Schalter desselben schließt), um variable-supply-inv
zu dem Gate des pFET 507 zu liefern, wie es oben beschrieben
ist. Dies bewirkt ferner, dass variable_supply inv über den
nFET 509 zu dem Gate des nFET 513 geliefert wird.
Wie es oben beschrieben ist, ist, wenn variable-supply niedriger
als V_fixed ist, variable-supply-inv
höher als
GND, und ein derartiges variable-supply-inv kann bewirken, dass
sich der nFET 513 teilweise einschaltet, wenn sich variable-supply-inv über GND
erhöht.
Weil das Verfolgungsbitsignal hoch ist, ist auf eine ähnliche Weise
das trackb-Signal niedrig, was den pFET 508 einschaltet,
um variable_supply zu dem Gate des nFET 506 zu liefern,
wie es oben beschrieben ist. Dies bewirkt ferner, dass variable_supply über den pFET 508 zu
dem Gate des pFET 512 geliefert wird, was einen derartigen
pFET 512 teilweise einschaltet. Wenn somit ein Verfolgen
aktiv ist, wird das Ausgangssignal von dem Transfergatter 505 durch
den pFET 512 und den nFET 513 weiter verzögert, die gegen
dasselbe treibermäßig kämpfen.If, however, tracking for the delay element 301 A is active, the trackb signal is low (ie logic 0), which is the nFET 511 turns off (or opens its switch). The tracking bit signal is high, which is the nFET 509 turns on (or closes the switch thereof) to provide variable-supply-inv to the gate of the pFET 507 to deliver, as described above. This also causes variable_supply inv via the nFET 509 to the gate of the nFET 513 is delivered. As described above, when variable-supply is lower than V_fixed, variable-supply-inv is higher than GND, and such variable-supply-inv may cause the nFET 513 partially turns on when variable-supply-inv rises above GND. Because the tracking bit signal is high, in a similar manner the trackb signal is low, which is the pFET 508 turns on to variable_supply to the gate of the nFET 506 to deliver, as described above. This also causes variable_supply via the pFET 508 to the gate of the pFET 512 what is such a pFET 512 partially turns on. Thus, if tracking is active, the output signal from the transfer gate 505 through the pFET 512 and the nFET 513 delayed further, who fight against the same driver.
6 zeigt
ein Betriebsflussdiagramm für eine
Auf-Chip-Taktverwaltungsschaltungsanordnung,
wie beispielsweise die Spannung-zu-Frequenz-Umwandlungsschaltungsanordnung 104 von 1,
gemäß einem
Ausführungsbeispiel.
Bei einem Betriebsblock 601 wird eine erste Phase eines
Taktsignals CLK eines Chips in die Verzögerungsleitungsschaltung 107 des
Chips empfangen. Bei einem Betriebsblock 602 erzeugt zumindest
ein Verzögerungselement,
wie beispielsweise das Verzögerungselement 301A von 3 und 5 der
Verzögerungsleitungsschaltung 107 ein
verzögertes
Taktsignal, Verzögert-CLK, das eine Phase
aufweist, die relativ zu der ersten Phase des empfangenen CLK-Signals
verzögert
ist. Bei einem Betriebsblock 603 vergleicht die Vergleichsschaltungsanordnung 109 des
Chips das erzeugte Verzögert-CLK-Signal mit
einer späteren
Phase des CLK-Signals des Chips (d. h. einer Phase von CLK, die
zeitlich später
als die empfangene erste Phase eines derartigen CLK-Signals ist).
Bei einem Betriebsblock 604 bestimmt die Taktsteuerschaltungsanordnung 110 des
Chips, ob die Frequenz des CLK-Signals des Chips geändert werden
soll, zumindest teilweise basierend auf dem Vergleich des erzeugten
Verzögert-CLK-Signals
mit der späteren
Phase des CLK-Signals des Chips. 6 FIG. 12 shows an operational flow diagram for on-chip clock management circuitry, such as the voltage-to-frequency conversion circuitry 104 from 1 , according to an embodiment. At a service block 601 becomes a first phase of a clock signal CLK of a chip in the delay line circuit 107 received the chip. At a service block 602 generates at least one delay element, such as the delay element 301 A from 3 and 5 the delay line circuit 107 a delayed clock signal, Delayed CLK, having a phase delayed relative to the first phase of the received CLK signal. At a service block 603 compares the comparison circuitry 109 of the chip generates the delayed CLK signal with a later phase of the CLK signal of the chip (ie, a phase of CLK which is later in time than the received first phase of such a CLK signal). At a service block 604 determines the clock control circuitry 110 the chip, whether the frequency of the CLK signal of the chip to be changed, at least partially based on the comparison of the generated delayed CLK signal with the later phase of the CLK signal of the chip.
7 zeigt
ein Betriebsflussdiagramm für eine
Auf-Chip-Schaltungsanordnung,
wie beispielsweise die exemplarische Schaltungsanordnung von 3,
die wirksam ist, um ein Verzögert-CLK-Signal zu
erzeugen, das eine Größe einer Verzögerung relativ
zu dem CLK-Signal des Chips aufweist, die ansprechend auf Änderungen
bei einer beobachteten Betriebsspannung für den Chip variieren kann,
gemäß zumindest
einem Ausführungsbeispiel.
Wie es ferner hierin beschrieben ist, kann ein derartiges verzögertes Signal
z. B. bei einem dynamischen Verwalten der Frequenz des CLK-Signals des Chips
verwendet werden. Bei einem Betriebsblock 701 beobachtet
die Auf-Chip-Schaltungsanordnung eine Betriebsspannung des Chips.
Wie es z. B. bei 5 beschrieben ist, kann ein
Verzögerungselement 301A die Betriebsspannung des Chips empfangen.
Bei einem Betriebsblock 702 empfängt die Auf-Chip-Schaltungsanordnung
ein Taktsignal. Wie es z. B. ebenfalls bei 5 beschrieben
ist, kann das Verzögerungselement 301A das CLK-Signal des Chips als ein Eingangssignal
empfangen. Bei einem Betriebsblock 703 erzeugt die Auf-Chip-Schaltungsanordnung
ein verzögertes
Taktsignal, das eine verzögerte
Größe relativ
zu dem empfangenen Taktsignal aufweist, wobei die verzögerte Größe programmatisch
auswählbar
ist, um ansprechend auf Änderungen
bei der beobachteten Betriebsspannung zu variieren. Wie es z. B.
bei 5 beschrieben ist, kann durch ein Verfolgungssignal,
das zu einem derartigen Verzögerungselement
geliefert wird, programmatisch eingestellt werden, ob die Größe einer
Verzögerung,
die durch das Verzögerungselement 301A bei einem Erzeugen des Verzögert-CLK-Signals übertragen
wird, ansprechend auf Änderungen
bei der beobachteten Betriebsspannung variieren soll. 7 FIG. 12 shows an operational flow diagram for on-chip circuitry, such as FIG example, the exemplary circuit of 3 operative to generate a delayed CLK signal having a magnitude of a delay relative to the CLK signal of the chip that may vary in response to changes in an observed operating voltage for the chip, in accordance with at least one embodiment. As further described herein, such a delayed signal may e.g. B. be used in a dynamic management of the frequency of the CLK signal of the chip. At a service block 701 the on-chip circuitry observes an operating voltage of the chip. As it is z. B. at 5 can be described, a delay element 301 A receive the operating voltage of the chip. At a service block 702 the on-chip circuitry receives a clock signal. As it is z. B. also at 5 is described, the delay element 301 A receive the CLK signal of the chip as an input signal. At a service block 703 For example, the on-chip circuitry generates a delayed clock signal having a delayed magnitude relative to the received clock signal, wherein the delayed magnitude is programmably selectable to vary in response to changes in the observed operating voltage. As it is z. B. at 5 can be programmatically set by a tracking signal supplied to such a delay element, whether the size of a delay caused by the delay element 301 A is transmitted upon generation of the delayed CLK signal, should vary in response to changes in the observed operating voltage.
8 zeigt
ein Betriebsflussdiagramm zu einem Implementieren einer Taktverwaltungsschaltungsanordnung
auf einem Chip, derart, dass die Taktverwaltungsschaltungsanordnung
nach einer Herstellung des Chips spezifisch für den Chip zugeschnitten ist,
wobei dieselbe so in der Lage ist, die spezifischen Charakteristika
(z. B. elektrische Charakteristika, etc.) des Chips zu berücksichtigen,
wie derselbe hergestellt ist. Bei einem Betriebsblock 801 ist
ein Chip hergestellt, um eine Taktverwaltungsschaltungsanordnung
zu umfassen, wie beispielsweise die exemplarische Schaltungs anordnung 104 von 1,
zu einem dynamischen Verwalten des Taktsignals des Chips ansprechend
auf beobachtete Veränderungen
bei der variablen Betriebsspannungsversorgung des Chips. Bei einem
Betriebsblock 802 wird die Taktverwaltungsschaltungsanordnung
auf dem hergestellten Chip z. B. unter Verwendung des Verfolgungssignals,
das oben bei 3–5 beschrieben
ist, programmiert, um die Empfindlichkeit desselben auf die beobachteten Änderungen
bei der variablen Betriebsspannung des Chips zuzuschneiden. Das
Verfolgungssignal von 3–5 kann z.
B. verwendet werden, um die Taktverwaltungsschaltungsanordnung zuzuschneiden,
um für
beobachtete Änderungen
bei der variablen Betriebsspannung des Chips unempfindlich zu sein
(durch ein Deaktivieren eines Verfolgungsmodus für alle der Verzögerungselemente),
oder ein derartiges Verfolgungssignal kann zu einem Wert gesetzt
werden, um die Empfindlichkeit der Taktverwaltungsschaltungsanordnung
auf die variable Betriebsspannung des Chips auf eine jegliche erwünschte Größe zuzuschneiden. 8th 12 shows an operational flow diagram for implementing a clock management circuitry on a chip, such that the clock management circuitry is tailored to the chip after fabrication of the chip, thus being able to provide the specific characteristics (e.g., electrical characteristics, etc.). ) of the chip as it is made. At a service block 801 For example, a chip is fabricated to include clock management circuitry, such as the exemplary circuit arrangement 104 from 1 for dynamically managing the clock signal of the chip in response to observed changes in the variable operating voltage supply of the chip. At a service block 802 is the clock management circuitry on the manufactured chip z. Using the tracking signal above 3 - 5 programmed to tailor its sensitivity to the observed changes in the chip's variable operating voltage. The tracking signal from 3 - 5 can z. B. can be used to tailor the clock management circuitry to be insensitive to observed changes in the variable operating voltage of the chip (by disabling a tracking mode for all of the delay elements), or such a tracking signal can be set to value the sensitivity of the Clock management circuitry to tailor the variable operating voltage of the chip to any desired size.
Ausführungsbeispiele,
die oben beschrieben sind, stellen ein System und ein Verfahren
zum dynamischen Verändern
eines Taktsignals bereit. Genauer gesagt stellen bestimmte Ausführungsbeispiele ein
System und ein Verfahren bereit, bei dem die Frequenz eines Taktsignals
einer Schaltung (z. B. eines Chips) ansprechend auf Änderungen
dynamisch verändert
wird, die bei der Betriebsspannung der Schaltung beobachtet werden.
Bei bestimmten Ausführungsbeispielen
ist eine Verzögerungsleitungsschaltungsanordnung
vorgesehen, die wirksam ist, um ein Taktsignal zu empfangen und
ein verzögertes
Taktsignal zu erzeugen, das von dem Taktsignal um eine Größe verzögert ist,
die zumindest teilweise auf der Betriebsspannung der Schaltung basiert.
Ein Taktsignal CLK eines Chips wird z. B. zu der Kernschaltungsanordnung 111 des
Chips zu einer Verwendung bei einem Durchführen von Taktoperationen geliefert und
eine variable Betriebsspannung V1 wird ebenfalls zu der Kernschaltungsanordnung 111 des
Chips geliefert. Die Verzögerungsleitungsschaltungsanordnung 107 empfängt das
Taktsignal CLK und kann ein verzö gertes
Taktsignal Verzögert-CLK
zumindest teilweise basierend auf der beobachteten Betriebsspannung
V1 der Kernschaltungsanordnung 111 des Chips erzeugen.
Je niedriger die variable Betriebsspannung ist, desto größer ist
beispielsweise die Größe einer
Verzögerung
in dem verzögerten
Taktsignal relativ zu dem Taktsignal des Chips. Das verzögerte Taktsignal
kann dann mit dem Taktsignal verglichen werden (z. B. kann die Phase
des verzögerten Taktsignals
mit der Phase des Taktsignals verglichen werden), um zu bestimmen,
ob die Frequenz des Taktsignals des Chips eingestellt (z. B. erhöht oder verringert)
werden sollte. Somit kann die Taktfrequenz des Chips basierend auf
der beobachteten Betriebsspannung dynamisch verändert werden.Embodiments described above provide a system and method for dynamically changing a clock signal. More specifically, certain embodiments provide a system and method in which the frequency of a clock signal of a circuit (eg, a chip) is dynamically changed in response to changes observed in the operating voltage of the circuit. In certain embodiments, delay line circuitry is provided that is operative to receive a clock signal and generate a delayed clock signal that is delayed from the clock signal by an amount based at least in part on the operating voltage of the circuit. A clock signal CLK of a chip is z. To the core circuitry 111 of the chip is supplied for use in performing clocking operations and a variable operating voltage V1 also becomes the core circuitry 111 delivered by the chip. The delay line circuitry 107 receives the clock signal CLK and may provide a delayed clock signal Delayed-CLK based at least in part on the observed operating voltage V1 of the core circuitry 111 of the chip. For example, the lower the variable operating voltage, the greater the magnitude of a delay in the delayed clock signal relative to the clock signal of the chip. The delayed clock signal may then be compared to the clock signal (eg, the phase of the delayed clock signal may be compared to the phase of the clock signal) to determine if the frequency of the clock signal of the chip is adjusted (eg, increased or decreased ) should be. Thus, the clock frequency of the chip can be dynamically changed based on the observed operating voltage.
Wie
es oben beschrieben ist, implementieren bestimmte Ausführungsbeispiele
eine programmierbare Verzögerungsleitungsschaltungsanordnung 107 für einen
Chip 103, wie beispielsweise einen Mikroprozessor. Eine
derartige programmierbare Verzögerungsleitungsschaltungsanordnung 107 kann
eine Mehrzahl von Verzögerungsschaltungen (oder „-elementen") umfassen, wie beispielsweise das
Verzögerungselement 301A , das oben in 3 und 5 beschrieben
ist und das jeweils selektiv zu einem Übertragen einer Verzögerung auf
das verzögerte
Taktsignal basierend auf der variablen Betriebsspannung V1 des Chips
aktiviert werden kann. Je mehr Verzögerungselemente es somit gibt,
die zu einem Übertragen
einer Verzögerung
auf das empfangene Taktsignal ausgewählt sind, desto größer ist die
Größe einer
Verzögerung,
die auf das resultierende verzögerte
Taktsignal übertragen
werden kann. Ein Steuersignal (oder „Verfolgung"-Signal) kann verwendet
werden, um selektiv zu steuern, ob ein jegliches oder mehrere der
Mehrzahl von Verzögerungselementen
eine Verzögerung überträgt, die
sich ansprechend auf Veränderungen
bei der Betriebsspannung V1 des Chips verändert. Wenn ein Verzögerungselement
ausgewählt
ist, um die Verzögerungsgröße desselben
ansprechend auf die Betriebsspannung des Chips variieren zu lassen, wird
dasselbe hierin als in einem „Verfolgungsmodus" wirksam beschrieben.As described above, certain embodiments implement programmable delay line circuitry 107 for a chip 103 such as a microprocessor. Such a programmable delay line circuit arrangement 107 may comprise a plurality of delay circuits (or "elements"), such as the delay element 301 A that up in 3 and 5 each selectively transmitting a delay to the delayed clock signal based on the variable Be operating voltage V1 of the chip can be activated. Thus, the more delay elements that are selected to transmit a delay to the received clock signal, the greater the amount of delay that can be transferred to the resulting delayed clock signal. A control signal (or "tracking" signal) may be used to selectively control whether any one or more of the plurality of delay elements transmits a delay that varies in response to changes in the operating voltage V1 of the chip In order to vary the delay magnitude thereof in response to the operating voltage of the chip, it will be described herein as effective in a "tracking mode".
Die
Geschwindigkeit einer digitalen Schaltungsanordnung hängt von
verschiedenen Faktoren ab, einschließlich der Betriebsspannungsversorgung derselben,
einer Betriebstemperatur und Verarbeitungswirkungen, die bei der
Herstellung derselben auftraten. Zum Beispiel laufen digitale Schaltungen im
Allgemeinen bei einer zunehmenden Versorgungsspannung schneller
und laufen bei einer abnehmenden Versorgungsspannung langsamer.
Es kann somit erwünscht
sein, die Frequenz eines Taktsignals eines Chips zu einer jeglichen
gegebenen Zeit dynamisch für
die Betriebsspannung des Chips zu optimieren. Wie es oben beschrieben
ist, stellen bestimmte Ausführungsbeispiele
eine Taktoptimierungsschaltungsanordnung (oder „Spannung-zu-Frequenz-Umwandlungsschaltungsanordnung" oder „Taktverwaltungsschaltungsanordnung") auf einem Chip
zu genau diesem Zweck bereit, d. h. zu einem dynamischen Optimieren
der Frequenz des Taktsignals des Chips für die Betriebsspannung (oder „variable
Versorgungsspannung")
des Chips, die beobachtet wird, zu einer jeglichen gegebenen Zeit.The
Speed of digital circuitry depends on
various factors, including the operating voltage supply of the same,
an operating temperature and processing effects associated with the
Production thereof occurred. For example, digital circuits are running in the
Generally with an increasing supply voltage faster
and run slower with a decreasing supply voltage.
It may thus be desired
be the frequency of a clock signal of a chip to any
given time dynamically for
to optimize the operating voltage of the chip. As described above
is, make certain embodiments
clock optimization circuitry (or "voltage to frequency conversion circuitry" or "clock management circuitry") on a chip
for that very purpose, d. H. to a dynamic optimization
the frequency of the clock signal of the chip for the operating voltage (or "variable
Supply voltage ")
of the chip being observed at any given time.
Gemäß bestimmten
Ausführungsbeispielen ist
eine programmierbare Verzögerungsleitung
zu einem Messen der Geschwindigkeit einer digitalen Schaltungsanordnung
implementiert. Wie es oben beschrieben ist, kann bei bestimmten
Ausführungsbeispielen
eine derartige programmierbare Verzögerungsleitung 107 innerhalb
einer Taktoptimierungsschaltungsanordnung 104 enthalten
sein, die auf einem Chip zu einem Optimieren einer Taktgeschwindigkeit
eines Chips basierend auf der aktuellen Betriebsspannung V1 des
Chips implementiert ist. Bei einem exemplarischen Ausführungsbeispiel
ist die programmierbare Verzögerungsleitung 107 z.
B. auf einem Chip zusammen mit einem Phasenkomparator 109 implementiert
und eine derartige Schaltungsanordnung wird verwendet, um ein Signal
zu einer Systemtaktsteuerung 110 zu erzeugen, um die Taktfrequenz
des Chips für
eine gegebe ne Betriebsspannung V1 für den Chip zu optimieren, die
beobachtet wird. Bei verschiedenen Typen von Systemen, bei denen
ein Messen der Geschwindigkeit von digitalen Schaltungen erwünscht sein
kann, kann eine derartige programmierbare Verzögerungsleitung 107 auf dem
gleichen Halbleiterstück
wie die digitale Schaltungsanordnung zu einem wirksamen Messen der Geschwindigkeit
der digitalen Schaltungsanordnung implementiert sein und die Ergebnisse
einer derartigen Messung können
z. B. verwendet werden, um die Geschwindigkeit (d. h. Taktfrequenz)
der digitalen Schaltungsanordnung auf eine erwünschte Weise (z. B. auf eine
Weise, die die Taktfrequenz im Hinblick auf eine Leistungsverbrauchssteuerung
optimiert) dynamisch zu ändern.In certain embodiments, a programmable delay line is implemented to measure the speed of digital circuitry. As described above, in certain embodiments, such a programmable delay line may 107 within a clock optimization circuitry 104 contained on a chip for optimizing a clock speed of a chip based on the current operating voltage V1 of the chip. In an exemplary embodiment, the programmable delay line is 107 z. B. on a chip together with a phase comparator 109 and such circuitry is used to provide a signal to a system clock controller 110 to optimize the clock frequency of the chip for a given operating voltage V1 for the chip being observed. In various types of systems where measuring the speed of digital circuits may be desired, such a programmable delay line may be used 107 may be implemented on the same die as the digital circuitry for effectively measuring the speed of the digital circuitry and the results of such measurement may be e.g. B. can be used to dynamically change the speed (ie, clock frequency) of the digital circuitry in a desired manner (eg, in a manner that optimizes the clock frequency for power consumption control).
Bei
einem Betrieb eines Ausführungsbeispiels
der Taktoptimierungsschaltungsanordnung ist eine programmierbare
Verzögerungsleitung 107 auf einem
Chip implementiert, um ein verzögertes
Taktsignal zumindest teilweise basierend auf einer variablen Betriebsspannung
V1 zu erzeugen, die zu der Kernschaltungsanordnung 111 des
Chips geliefert wird. Zum Beispiel wird ein Taktsignal CLK durch
eine Taktsteuerschaltung 110 erzeugt und ein derartiges Taktsignal
CLK wird zu der Kernschaltungsanordnung 111 des Chips zu
einer Verwendung bei einem Durchführen von Taktoperationen derselben
geliefert. Das Taktsignal CLK wird ferner zu der programmierbaren
Verzögerungsleitungsschaltungsanordnung 107 eingegeben
und basierend auf der variablen Betriebsspannung V1 des Chips (die
zu der Kernschaltungsanordnung des Chips geliefert wird) erzeugt
die programmierbare Verzögerungsleitungsschaltungsanordnung 107 ein
verzögertes
Taktsignal, Verzögert-CLK.
Je niedriger z. B. die Betriebsspannung V1 ist, desto länger ist
die Verzögerung des
verzögerten
Taktsignals, das durch die programmierbare Verzögerungsleitungsschaltungsanordnung 107 erzeugt
wird.In one embodiment of the clock optimization circuitry, a programmable delay line is one embodiment 107 implemented on a chip to generate a delayed clock signal based, at least in part, on a variable operating voltage V1 that corresponds to the core circuitry 111 the chip is delivered. For example, a clock signal CLK is controlled by a clock control circuit 110 and such a clock signal CLK becomes the core circuit arrangement 111 of the chip for use in performing clocking operations thereof. The clock signal CLK also becomes the programmable delay line circuitry 107 and based on the variable operating voltage V1 of the chip (which is supplied to the core circuitry of the chip) generates the programmable delay line circuitry 107 a delayed clock signal, delayed CLK. The lower z. For example, as the operating voltage V1 is, the longer is the delay of the delayed clock signal generated by the programmable delay line circuitry 107 is produced.
Ein
Phasenkomparator 109 kann verwendet werden, um das erzeugte
verzögerte
Taktsignal mit einer nächsten
Phase des Taktsignals zu vergleichen, um zu bestimmen, ob die Fre quenz
des Taktsignals eingestellt (z. B. erhöht oder verringert) werden sollte,
und die Taktsignalsteuerung 110 kann die Frequenz des Taktsignals
entsprechend einstellen. Wenn sich somit allgemein die Betriebsspannung
V1 verringert, kann dasselbe in einer Erhöhung der Verzögerung des
verzögerten
Taktsignals resultieren, was, wenn dasselbe mit der Frequenz des
Taktsignals des Chips verglichen wird, angeben kann, dass das Taktsignal
zu schnell ist und somit verringert werden sollte (derart, dass
die verringerte Betriebsspannung V1 die Frequenz des Taktsignals
unterstützen kann).
Wenn sich jedoch die Betriebsspannung V1 erhöht, kann dasselbe in einer
Verringerung der Verzögerung
des verzögerten
Taktsignals resultieren, was, wenn dasselbe mit der Frequenz des
Taktsignals des Chips verglichen wird, angeben kann, dass das Taktsignal
zu langsam ist und somit erhöht
werden sollte (derart, dass der Takt des Chips bei einer optimalen
Frequenz läuft,
die durch die erhöhte
Betriebsspannung V1 unterstützt
wird).A phase comparator 109 may be used to compare the generated delayed clock signal with a next phase of the clock signal to determine whether the frequency of the clock signal should be adjusted (e.g., increased or decreased) and the clock signal control 110 can adjust the frequency of the clock signal accordingly. Thus, generally, as the operating voltage V1 decreases, it may result in an increase in the delay of the delayed clock signal, which, when compared to the frequency of the clock signal of the chip, may indicate that the clock signal is too fast and thus should be reduced (FIG. such that the reduced operating voltage V1 can support the frequency of the clock signal). However, as the operating voltage V1 increases, it may result in a reduction in the delay of the delayed clock signal, which, when the same, is at the frequency of the clock nals of the chip, may indicate that the clock signal is too slow and thus should be increased (such that the clock of the chip is running at an optimal frequency supported by the increased operating voltage V1).
Wie
es oben erwähnt
ist, kann bei bestimmten Ausführungsbeispielen
die Verzögerungsleitungsschaltungsanordnung 107 durch
eine Verwendung eines „Verfolgung"-Signals programmierbar sein.
Wie es bei 3–5 oben beschrieben
ist, kann z. B. eine Mehrzahl von Verzögerungselementen implementiert
sein und ein Verfolgungssignal kann zu einem Spezifizieren verwendet
werden, welche, falls es jegliche gibt, derartigen Verzögerungselemente
für einen „Verfolgungsmodus"-Betrieb aktiv sein
sollen. Je mehr Verzögerungselemente,
für die ein
Verfolgungsmodus aktiviert ist, desto empfindlicher ist die Verzögerungsleitungsschaltungsanordnung 107 für Veränderungen
bei der variablen Betriebsspannung V1. Falls z. B. ein Verfolgungsmodus für ein Verzögerungselement
aktiv ist, erhöht
sich die Verzögerung
des verzögerten
Taktsignals, wenn sich die Betriebsspannung V1 verringert, und falls
ein Verfolgungsmodus für
zwei Verzögerungselemente
aktiv ist, ist die Verzögerung
des verzögerten
Taktsignals empfindlicher für Änderungen
bei der Betriebsspannung V1 (bewirkt z. B. eine größere Erhö hung bei
der Verzögerung
des verzögerten
Taktsignals für
eine gegebene Verringerung bei der Betriebsspannung V1). Folglich
kann eine derartige programmierbare Verzögerungsleitungsschaltungsanordnung 107 programmiert
werden, nachdem der Chip 103 hergestellt ist, um die Verzögerung spezifisch
auf einen derartigen Chip 103 zuzuschneiden, wobei so die
wahren Charakteristika des Chips berücksichtigt werden. Das heißt, die
Empfindlichkeit des Taktsignals des Chips für Änderungen bei der Betriebsspannung
V1 des Chips kann zu einem Zuschneiden einer derartigen Empfindlichkeit
auf diesen spezifischen Chip 103 programmiert werden.As mentioned above, in certain embodiments, the delay line circuitry 107 be programmable by using a "tracking" signal 3 - 5 described above, z. For example, a plurality of delay elements may be implemented and a tracking signal may be used to specify which, if any, such delay elements are to be active for a "tracking mode" operation more sensitive is the delay line circuitry 107 for changes in the variable operating voltage V1. If z. For example, if a tracking mode for a delay element is active, the delay of the delayed clock signal increases as the operating voltage V1 decreases, and if a tracking mode for two delay elements is active, the delay of the delayed clock signal is more sensitive to changes in the operating voltage V1 eg a greater increase in the delay of the delayed clock signal for a given reduction in the operating voltage V1). Consequently, such programmable delay line circuitry 107 be programmed after the chip 103 is made to the delay specific to such a chip 103 to tailor, taking into account the true characteristics of the chip. That is, the sensitivity of the chip's clock signal to changes in the operating voltage V1 of the chip may tailor such sensitivity to that specific chip 103 be programmed.
Wie
es bei 5 oben beschrieben ist, umfasst bei bestimmten
Ausführungsbeispielen
jedes Verzögerungselement,
das auf einem Chip implementiert ist, ein Transfergatter, zu dem
entweder eine feste Versorgungsspannung oder die variable Versorgungsspannung
(Betriebsspannung) geliefert wird, abhängig von dem Wert des Verfolgungssignals.
Falls z. B. das Verfolgungssignal, das einem Verzögerungselement
zugeordnet ist, auf 1 gesetzt ist (für einen aktiven Verfolgungsmodus),
dann wird die variable Betriebsspannung zu dem Transfergatter dieses
Verzögerungselements
geliefert, und falls das Verfolgungssignal auf 0 gesetzt ist (für einen nicht-aktiven
Verfolgungsmodus), dann wird die feste Versorgungsspannung zu dem
Transfergatter dieses Verzögerungselements
geliefert. Die Versorgungsspannung, die zu dem Transfergatter geliefert
wird, steuert den Widerstandswert des Transfergatters wirksam, um
die Größe einer
Verzögerung
eines Eingangssignals (z. B. des Taktsignals des Chips) zu steuern,
um ein verzögertes
Taktsignal zu erzeugen. Falls z. B. die variable Betriebsspannung
zu dem Transfergatter geliefert wird (d. h. wenn ein Verfolgungsmodus
für das
Verzögerungselement
aktiv ist), erhöht
sich die Größe, um die
das Eingangstaktsignal durch dieses Verzögerungselement verzögert wird, wenn
sich die Betriebsspannung verringert, und umgekehrt.As with 5 As described above, in certain embodiments, each delay element implemented on a chip includes a transfer gate to which either a fixed supply voltage or the variable supply voltage (operating voltage) is supplied, depending on the value of the tracking signal. If z. For example, if the tracking signal associated with a delay element is set to 1 (for an active tracking mode), then the variable operating voltage is supplied to the transfer gate of that delay element and if the tracking signal is set to 0 (for a non-active tracking mode). , then the fixed supply voltage is supplied to the transfer gate of this delay element. The supply voltage provided to the transfer gate effectively controls the resistance of the transfer gate to control the magnitude of a delay of an input signal (eg, the clock signal of the chip) to produce a delayed clock signal. If z. For example, when the variable operating voltage is supplied to the transfer gate (ie, when a tracking mode for the delay element is active), the amount by which the input clock signal is delayed by this delay element increases as the operating voltage decreases, and vice versa.